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Universidade Federal de Pernambuco
Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica
Classificação e segmentação de termogramas de
mama para triagem de pacientes residentes em
regiões de poucos recursos médicos
Anderson Spinelli Valdevino da Silva
Recife
2015
Classificação e segmentação de termogramas de mama para triagem
de pacientes residentes em regiões de poucos recursos médicos
ANDERSON SPINELLI VALDEVINO DA SILVA
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, PPGEM, da
Universidade Federal de Pernambuco como parte dos
requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre
em Engenharia Mecânica, na área de concentração:
Mecânica Computacional e Projeto Mecânico.
Orientadora: Rita de Cássia Fernandes de Lima
Co-Orientador: Marcus Costa de Araújo
Recife
2015
06 de março de 2015
―CLASSIFICAÇÃO E SEGMENTAÇÃO DE TERMOGRAMAS DE MAMA
PARA TRIAGEM DE PACIENTES RESIDENTES EM REGIÕES DE
POUCOS RECURSOS MÉDICOS‖
ANDERSON SPINELLI VALDEVINO DA SILVA
ESTA DISSERTAÇÃO FOI JULGADA ADEQUADA PARA OBTENÇÃO DO
TÍTULO DE MESTRE EM ENGENHARIA MECÂNICA
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: MECÂNICA COMPUTACIONAL E PROJETO
MECÂNICO
APROVADA EM SUA FORMA FINAL PELO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA
MECÂNICA/CTG/EEP/UFPE
__________________________________________________
PROFª DRª RITA DE CASSIA FERNANDES DE LIMA
ORIENTADORA/PRESIDENTE
_____________________________________________
PROF. DR. MARCUS COSTA DE ARAÚJO
CO-ORIENTADOR
_________________________________________________
PROF. DR. JORGE RECARTE HENRÍQUEZ GUERRERO
COORDENADOR DO PROGRAMA
BANCA EXAMINADORA:
_________________________________________________________________
PROFª DRª RITA DE CASSIA FERNANDES DE LIMA (UFPE)
_________________________________________________________________
PROF. DR. MARCUS COSTA DE ARAÚJO (UFPE)
_________________________________________________________________
PROFª DRª LUCIETE ALVES BEZERRA (UFPE)
_________________________________________________________________
PROFª DRª ANA LÚCIA BEZERRA CANDEIAS (UFPE)
“Mesmo que o futuro lhe pareça distante,
ele está começando nesse exato momento”
Mattie J. T. Stepanek
AGRADECIMENTOS
Agradeço, primeiramente, a Deus por me abençoar. Agradeço à minha filha, Alice, que
fez com que eu não desistisse nos momentos difíceis. Agradeço à minha mãe por todo
amor, apoio, paciência e esforço feito para proporcionar excelentes condições para meu
desenvolvimento. Agradeço a toda minha família pelo apoio em todos os momentos.
Agradeço à minha irmã Andrea e ao meu cunhado, Fábio, pelo incentivo e pelos
comentários divertidos sobre o mestrado. À minha irmã Adriane e ao meu cunhado
Rogério pelo incentivo. Agradeço à Kelly pela ajuda, pelo carinho e pelo incentivo
dado durante a elaboração dessa dissertação. Agradeço à Jéssika por toda a ajuda dada
durante todo o mestrado, por toda força e confiança passados e também pelas
contribuições dadas para a elaboração dessa dissertação. Agradeço à professora e
orientadora Dra. Rita de Cássia Fernandes de Lima e ao professor e co-orientador Dr.
Marcus Costa de Araújo pela paciência, orientação e amizade. Também ao Dr. George
Santos, médico cujo trabalho no HC possibilitou a elaboração dessa dissertação.
Agradeço a todos meus amigos que contribuíram de maneira direta ou indireta para o
desenvolvimento desse trabalho, especialmente aos amigos do LABTERMO pelas
conversas, incentivo e pela ajuda nos momentos difíceis. Agradeço a CAPES pelo
apoio financeiro dado para realização deste trabalho.
RESUMO
O câncer de mama é um dos principais tipos de câncer que levam mulheres a óbito no
Brasil e no mundo. O câncer surge a partir do desenvolvimento descontrolado de células
malignas no corpo, ocasionando uma maior perfusão sanguínea na região afetada e,
consequentemente, aumentando a temperatura local. Tal aumento pode ser medido
através de câmeras termográficas. No presente trabalho, realiza-se a classificação
estatística de imagens termográficas das mamas, de um grupo de mulheres cujas as
imagens foram adquiridas sem um controle adequado das variáveis térmicas do
ambiente. Essas imagens termográficas foram classificadas a partir de um grupo
formado por imagens de pacientes do Hospital das Clínicas da UFPE, para as quais as
condições de aquisição foram controladas. Com a classificação e análise das imagens
nesses dois ambientes procura-se investigar se a termografia pode ser utilizada como
uma técnica de triagem de possíveis anomalias mamárias em regiões de poucos recursos
médicos. Para este fim, foram utilizados três tipos de segmentação das imagens das
mamas e dois tipos de classificadores, o classificador Discriminante Linear e um
classificador de Distância Mínima baseado em três distâncias: a Euclidiana, a de
Mahalanobis e a City Block. Para avaliar a robustez dos classificadores usados também
foram analisados casos especiais, que englobaram dois tipos de casos: mulheres que
amamentavam com apenas uma das mamas e outro caso onde com imagens de uma
mulher que passou por cirurgia prévia da mama. No grupo de teste, composto por 29
pacientes, a maioria das imagens foi de pacientes normais e essa classe apresentou uma
grande variabilidade dos dados. Foi então necessário minimizar esses efeitos nos
classificadores, sendo feito outro tipo de análise, levando em conta a variância da classe
normal. De modo geral, o classificador Discriminante Linear apresentou os melhores
resultados, indicando ser o mais robusto para esse tipo de amostra. Foram comparados
dois tipos de segmentação de imagens e concluiu-se pelos resultados comparativos, que
as segmentações manuais não interferiram de forma significativa na classificação das
referidas imagens. Concluiu-se também, que numa triagem às cegas é necessário fazer
algumas perguntas simples às pacientes. Os resultados obtidos com os classificadores e
com as segmentações dão indícios que a termografia pode ser utilizada como uma
ferramenta de triagem em localidades com condições médicas precárias.
Palavras-chave: Câncer de mama. Termografia. Classificação de imagem. Técnica de
triagem.
ABSTRACT
Breast cancer is one of the main types of cancer that currently lead women to death in
Brazil and in the world. The cancer arises from an uncontrolled growth of malignant
cells in the body, leading to an increased blood perfusion in the affected region, and
thus increasing the local temperature. This increase can be measured by thermography
cameras. In this study, a statistical classification of breast thermographic images was
carried out, analyzing a group of women whose images were acquired without adequate
control of the thermal environment variables. Those thermographic images were
classified using another group of images from patients at the Hospital das ClinicasUFPE. Those images were acquired under measured thermal conditions. With the image
analysis and its classification in the referred conditions we intend to investigate if the
thermography can be used as a potential screening technique for breast abnormalities in
regions of insufficient medical conditions. For this purpose, we used three diferent
techniques for segmenting breast images and two types of classifiers, Linear
Discriminant classifier, and a Minimum Distance classifier based on three distances: the
Euclidean distance, the Mahalanobis distance and the City Block one. To assess the
robustness of the used classifiers, specific cases were also analyzed. The first one was
breast-feeding women in only one breast. The other case we considered images of a
woman who has undergone previous surgery of the breast. In the test group, most
images were of normal patients. This class presented a wide variability of the data. It
was then necessary to minimize these effects on the classifiers. Another analysis was
done taking into account the variance of the normal class. In general, Linear
Discriminant Classifier presented the best results. We concluded also that manual types
of segmentation did not interfere significantly in the image classification. Furthermore,
we concluded that in a blind screening you must do some simple questions to the
patients, like if they had previous breast surgery or if they are if they are breastfeeding
their children. The present study gives an evidence that thermography can be used as a
screening tool in locations with insufficient medical condition.
Keywords: Breast cancer. Thermography. Image classification. Screening technique.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Anatomia da mama feminina ......................................................................... 22
Figura 2 - Diagrama de blocos para análise de assimetria de termogramas usando a
segmentação apresentada ................................................................................................ 40
Figura 3 - Resultado da segmentação automática apresentada por Kappor et al. (2012)41
Figura 4 - Passos do algoritmo de segmentação desenvolvido por Motta (2010) .......... 42
Figura 5 - Resultado final da segmentação proposta em Dourado Neto (2014)............. 43
Figura 6 - Comparação de segmentações: lado esquerdo, com a utilização do mouse e
lado direito, com a segmentação proposta por Marques (2012), usando-se uma caneta
em uma tela sensível ao toque. ....................................................................................... 43
Figura 7 - Etapas da classificação................................................................................... 45
Figura 8 - Tipo de protocolo utilizado nos diferentes locais das aquisições das imagens
........................................................................................................................................ 48
Figura 9 - Aparato mecânico utilizado na realização dos exames. ................................. 50
Figura 10 - Imagens T2 da primeira série e da segunda série ........................................ 51
Figura 11 - Matriz de temperaturas obtida do QuickReport ........................................... 53
Figura 12 - Tela inicial do FLIR QuickReport 1.2 SP2 onde são ajustadas as imagens. 53
Figura 13 - Representação da segmentação das mamas de duas pacientes seguindo a
metodologia usada por Araújo (2014). ........................................................................... 54
Figura 14 - a) Imagem vista a princípio com Matlab; b) Imagem rotacionada para
seleção da mama ............................................................................................................. 55
Figura 15 - Máscara criada a partir da Figura 14a. a) Máscara original; b) Máscara
rotacionada...................................................................................................................... 55
Figura 16 - Imagem das mamas segmentadas. a) Mama direita; b) Mama esquerda ..... 55
Figura 17 - Etapas da segmentação desenvolvida por Queiroz (2014) .......................... 56
Figura 18 - Segmentação com estratégia de corte de Dourado Neto (2014) .................. 57
Figura 19 - Representação da extração de características para classificação ................. 58
Figura 20 - Processo morfológico para extração de características da mama com a
segmentação por splines. a) Representação da mama em 2D; b) Representação da mama
em 3D; c) Representação da mama em 3D com borda reduzida em 5%; d)
Representação da mama em curvas de níveis de temperatura. ....................................... 59
Figura 21 - Processamento morfológico obtido a partir da segmentação da imagem
térmica ............................................................................................................................ 60
Figura 22 - Etapas do trabalho ........................................................................................ 67
Figura 23 - Representação de três classes ...................................................................... 67
Figura 24 - Representação das quatro classes ................................................................ 68
Figura 25 - Representação gráfica da comparação do número de acertos dos
classificadores com as três segmentações e considerando duas classes (Câncer; Não Câncer)............................................................................................................................ 71
Figura 26 - Gráfico comparativo da porcentagem de acertos de cada classificador com
as três segmentações, levando em conta a minimização dos efeitos da variabilidade da
classe normal e avaliando em nível de duas classes (Câncer; Não - Câncer). ............... 73
Figura 27 - Representação gráfica da comparação das porcentagens de acertos para cada
classificador em cada uma das segmentações ................................................................ 75
Figura 28 - Representação gráfica da comparação da porcentagem de acertos dos
classificadores para as três segmentações com a minimização dos efeitos da
variabilidade da Classe Normal ...................................................................................... 77
Figura 29 - Exemplo de imagem termográfica de paciente em fase de amamentação
onde apenas uma das mamas é utilizada na amamentação. ............................................ 78
Figura 30 - Imagem frontal (T2) da paciente que passou por cirurgia na mama esquerda
........................................................................................................................................ 82
Figura 31 - Segmentação por elipses das mamas da paciente ........................................ 82
Figura 32 - Segmentação por splines das mamas da paciente ........................................ 82
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Categorias de imagens de mama - relatório e sistema de dados (BI-RADS). 24
Tabela 2 - Caracteres gerais dos neoplasmas benignos e malignos. .............................. 25
Tabela 3 - Estimativas para o ano de 2014 para as taxas brutas de incidência por mil
habitantes e do número dos casos novos de câncer, segundo sexo e localização primária
no estado de Pernambuco. .............................................................................................. 28
Tabela 4 - Protocolos de aquisição de imagens termográficas da mama. ...................... 37
Tabela 5 - Classificação em duas classes com a segmentação por elipses ..................... 70
Tabela 6 - Classificação em duas classes com a segmentação por splines..................... 70
Tabela 7- Classificação em duas classes com a segmentação automática ..................... 70
Tabela 8 - Análise em duas variáveis com minimização da influência da variabilidade
da Classe Normal e segmentação por elipses ................................................................. 72
Tabela 9 - Análise em duas variáveis com minimização da influência da variabilidade
da Classe Normal e segmentação por splines ................................................................. 72
Tabela 10 - Análise em duas variáveis com minimização da influência da variabilidade
da Classe Normal e segmentação automática ................................................................. 72
Tabela 11 - Resultados dos quatro classificadores para segmentação por elipses ......... 74
Tabela 12 - Resultados dos quatro classificadores para segmentação por splines ......... 74
Tabela 13 - Resultados dos quatro classificadores para segmentação automática ......... 74
Tabela 14 - Resultado dos classificadores com segmentação por elipses e com a
minimização dos efeitos da variabilidade da Classe Normal ......................................... 76
Tabela 15 - Resultado dos classificadores com segmentação por splines com a
minimização dos efeitos da variabilidade da Classe Normal ......................................... 76
Tabela 16 - Resultado dos classificadores com segmentação automática e com
minimização dos efeitos da variabilidade da Classe Normal ......................................... 76
Tabela 17 - Resultados dos classificadores em duas classes para este caso com
segmentação por elipses ................................................................................................. 78
Tabela 18 - Classificação para cada imagem segmentada por elipses ........................... 79
Tabela 19 - Resultados dos classificadores em duas classes para este caso com a
segmentação por splines. ................................................................................................ 79
Tabela 20 - Representação da classificação das imagens com segmentação por splines 80
Tabela 21 – Resultados para os classificadores com relação a duas classes e com a
utilização da segmentação automática ............................................................................ 80
Tabela 22 - Representação da classificação das imagens com segmentação automática 81
Tabela 23 - Resultados dos classificadores com a segmentação por elipses .................. 83
Tabela 24 - Resultados dos classificadores para cada imagem da paciente segmentada
por elipses ....................................................................................................................... 83
Tabela 25 - Resultados dos classificadores com a segmentação por splines.................. 83
Tabela 26 - Resultados dos classificadores para cada imagem com a segmentação
splines ............................................................................................................................. 84
Tabela 27- Resultados dos classificadores para cada imagem com a segmentação
automática....................................................................................................................... 84
Tabela 28 - Resultados dos classificadores para cada imagem com a segmentação
automática....................................................................................................................... 84
LISTA DE SÍMBOLOS
gi (x)
Função discriminante para o classificador Discriminante Linear
x
Padrão desconhecido
P(wi)
Probabilidade da classe wi
wi
i-ésima classe
wj
j-ésima classe
C
Número de classes
ui
Protótipo
∑i
Matriz de covariâncias para a classe wi
∑
Matriz de covariância
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ACR
American College of Radiology
AEM
Autoexame da mama
B
Classe Benigno
Bi-RADS
Breast Imaging Reporting and Data System
Ca
Classe Câncer
Ci
Classe Cisto
Core Biopsy
Punção por agulha grossa
CT
Classification Trees
DEMEC
Departamento de Engenharia Mecânica
DNA
Ácido desoxirribonucleico
ECM
Exame clínico das mamas
HC
Hospital das Clínicas
ILT
Incremento localizado de temperatura
INCA
Instituto Nacional do Câncer
KNN
K- Nearest Neighbours
LEMD
Imagem lateral externa da mama direita
LEME
Imagem lateral externa da mama esquerda
LIMD
Imagem lateral interna da mama direita
LIME
Imagem lateral interna da mama esquerda
MAXVER
Classificador de Máxima Verossimilhança
N
Classe Normal
NO
Óxido Nítrico
OMS
Organização Mundial da Saúde
PAAF
Punção aspirativa por agulha fina
PE
Pernambuco
RM
Ressonância magnética
RNA
Rede Neural Artificial
ROC
Receiver Operating Characteristic
ROI
Region of interest
SAC
Sociedade Americana de Câncer
SVM
Support Vector Machine
TC
Tomografia computadorizada
TCLE
Termo de consentimento livre e esclarecido
T1
Imagem frontal da mama (paciente com as mãos na cintura)
T2
Imagem frontal das mamas (paciente com as mãos levantadas
segurando a barra do aparato mecânico)
UFPE
Universidade Federal de Pernambuco
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 17
1.1
CONSIDERAÇÕES GERAIS ......................................................................... 17
1.2
MOTIVAÇÃO ................................................................................................. 18
1.3
OBJETIVOS .................................................................................................... 19
1.3.1
Objetivo geral ........................................................................................... 19
1.3.2
Objetivos específicos ................................................................................ 20
1.4
2
3
ORGANIZAÇÃO DO PRESENTE TRABALHO .......................................... 20
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................... 21
2.1
MAMAS .......................................................................................................... 21
2.2
DISTÚRBIOS MAMÁRIOS ........................................................................... 25
2.2.1
Cistos ........................................................................................................ 26
2.2.2
Fibroadenoma ........................................................................................... 26
2.2.3
Carcinoma ................................................................................................. 27
2.3
CÂNCER DE MAMA NO BRASIL ............................................................... 27
2.4
DIAGNÓSTICO POR IMAGEM DA MAMA ............................................... 30
2.5
TERMOGRAFIA ............................................................................................. 33
2.6
PROTOCOLOS DE AQUISIÇÃO DE IMAGENS TERMOGRÁFICAS...... 35
2.7
SEGMENTAÇÃO DE IMAGENS TERMOGRÁFICAS ............................... 38
2.8
CLASSIFICAÇÃO .......................................................................................... 44
METODOLOGIA ................................................................................................... 48
3.1
AQUISIÇÃO DAS IMAGENS ....................................................................... 48
3.2
SEGMENTAÇÃO UTILIZADA ..................................................................... 52
3.3
CLASSIFICADORES UTILIZADOS ............................................................. 60
3.3.1
Classificador Discriminante Linear .......................................................... 61
3.3.2
Classificador de Distância Mínima........................................................... 63
3.4
CARACTERÍSTICAS DAS ETAPAS DE ESTUDO ..................................... 64
4
RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................... 69
4.1
ANÁLISE DA CLASSIFICAÇÃO DE DUAS CLASSES PARA TRÊS
SEGMENTAÇÕES DISTINTAS .............................................................................. 69
4.2
ANÁLISE DA CLASSIFICAÇÃO DE QUATRO CLASSES COM A
UTILIZAÇÃO DE TRÊS SEGMENTAÇÕES DISTINTAS .................................... 73
4.3
CLASSIFICAÇÃO DE CASOS ESPECIAIS COM TRÊS SEGMENTAÇÕES
DISTINTAS ............................................................................................................... 77
5
4.3.1
Caso 1 – Imagens de pacientes voluntárias amamentando em uma única
mama
77
4.3.2
Caso 2 – Paciente voluntária com cirurgia realizada em uma das mamas 81
CONCLUSÕES ...................................................................................................... 86
5.1
SÍNTESE DOS PRINCIPAIS RESULTADOS ............................................... 86
5.2
TRABALHOS FUTUROS .............................................................................. 87
1 INTRODUÇÃO
1.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS
O câncer é o nome dado a um conjunto de mais de cem doenças que possuem
em comum o crescimento desordenado de células, invadindo tecidos e órgãos. Estas
células são bastante agressivas e de crescimento incontrolável. Elas se dividem
rapidamente e determinam a formação de tumores malignos. Estes, por sua vez, podem
se espalhar por outras regiões do corpo. As causas de câncer são variadas e podem ser
externas ou internas ao organismo. As causas externas estão ligadas ao meio ambiente e
aos hábitos ou costumes próprios de uma sociedade. As causas internas são
geneticamente pré-determinadas, estando relacionadas à capacidade do organismo de se
defender das agressões externas. Diferentes tipos de células podem ser a origem inicial
dos tumores. Caso comecem em tecidos epiteliais, como pele ou mucosas, são
denominados carcinomas. Se o ponto de partida são os tecidos conjuntivos, como osso,
músculo ou cartilagem, são chamados sarcomas (INCA, 2014a).
Existem dificuldades na prevenção do câncer de mama devido à grande
variedade de fatores de risco e das características genéticas dos tumores. Novas
metodologias para detecção de câncer de mama vêm sendo estudadas, principalmente
abordagens que podem ser feitas em países onde a grande parte da população sobrevive
com baixa renda (BORCHARTT, 2013).
Os principais métodos atualmente utilizados na detecção do câncer de mama são
o autoexame, o exame clínico e a mamografia. Destes, a mamografia é o mais indicado
para a detecção precoce da doença. Existem várias campanhas em todo o Brasil para
lembrar sobre a importância da detecção e do tratamento precoce. Muitas mulheres são
estimuladas desde cedo para que façam o autoexame e que tenham a mamografia como
um exame de rotina a partir dos 40 anos (INCA, 2011).
Dentre o grupo de mulheres que apresentam algum tipo de distúrbio mamário,
parte dele são de jovens. Para esses casos a mamografia não é recomendada, pois ela
usa radiação ionizante e não tem grande eficácia em mamas densas, características das
mamas jovens.
17
Quando as mulheres estão na menopausa, as mamas são compostas em grande
parte por tecido adiposo, fazendo com que microcalcificações e massas fiquem bem
visíveis em mamografias. Porém, existe uma grande dificuldade de visualização por
Raios-x de possíveis alterações da mama em tecidos densos (NG, 2009).
Entre as novas técnicas que vêm sendo testadas no rastreio de câncer de mama
encontra-se a termografia que não usa radiação ionizante, acesso venoso ou qualquer
outro procedimento invasivo, não existindo qualquer contato com a superfície da pele
da paciente. Também não ocasiona dor ou qualquer desconforto. É um exame barato,
comparando-se com os métodos usuais, tais como mamografia, ultrassom e ressonância
magnética (BORCHARTT, 2013).
Nos últimos vinte anos, a termografia atingiu valores médios de sensibilidade e
de especificidade de cerca de 90% para detecção de tumores de mama, possuindo
vantagens para a detecção de problemas em mamas de mulheres jovens (NG, 2009).
Desta forma, ela vem se tornando uma técnica auxiliar importante para o
diagnóstico clínico, sendo possível avaliar diversas doenças. É uma modalidade de
imagem que vem sendo utilizada em muitas áreas médicas, tais como oncologia,
cirurgia, reumatologia, neurologia, urologia, angiologia, ginecologia e oftalmologia.
(DIAKIDES & BRONZINO, 2008).
1.2 MOTIVAÇÃO
Esse trabalho tem por motivação a avaliação do uso da termografia em
localidades carentes, para diagnóstico de câncer de mama.
Em 2003, Monteiro et al. realizou, através de questionários, um estudo com 505
mulheres, referentes ao conhecimento e prática do auto exame das mamas (AEM) e
possíveis fatores associados. Os resultados mostraram que apenas um terço dessas
mulheres o faziam de maneira correta.
Em estudo similar, feito por Manrique Abril et al. (2012) com 810 mulheres na
Colômbia, foi verificado que apenas 27,8% faziam o AEM e destas, apenas 6,2%
realizam de maneira correta. Os principais motivos encontrados para a não realização do
AEM foram o desconhecimento a respeito da técnica, o nível de escolaridade e o
desconhecimento do câncer de mama.
18
A rotina diária de trabalho, a desinformação, algumas vezes a acomodação com
a própria saúde, somando-se o costume de apenas procurar o médico quando se está
doente fazem com que o AEM tenha uma prática e aplicação correta tão baixa.
Barros et al. (2012) e Acharya et al. (2012) defendem que o câncer de mama é
um problema de saúde pública.
Unger & Infante (2009) e Barros et al. (2012) afirmam que considerando o
cenário de aumento constante da incidência do câncer de mama são necessários uma
criteriosa organização e um aprimoramento dos serviços de assistência à saúde, a fim de
garantir acesso ao diagnóstico e tratamento precoce promovendo um tratamento com
melhor custo benefício e minimizando qualquer atraso que possa ocorrer no diagnóstico
das pacientes, pois esse atraso está ligado a menor sobrevida e ao maior avanço da
doença.
Segundo Ng (2009), além de a termografia ter potencial para detecção do câncer
de mama de forma precoce, ela é capaz de identificar o câncer dez anos antes quando
comparado a outras formas de diagnóstico, como a mamografia.
Esse trabalho busca mostrar que a termografia pode ser facilmente utilizada em
regiões com condições médicas precárias com o objetivo de ser uma ferramenta de
triagem para anomalias mamárias.
Fatores como custo, a não-emissão de radiação ionizante, ausência de contato
físico com o paciente, de ser não-invasivo, econômico, rápido e de não infligir qualquer
tipo de dor ao mesmo podem ser responsáveis pela maior aceitação da técnica nas
regiões carentes.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1
Objetivo geral
O objetivo geral desse trabalho é segmentar e classificar imagens termográficas
de mamas, analisando os resultados obtidos com diferentes tipos de segmentadores e
classificadores estatísticos, a fim de investigar se a termografia pode ser utilizada como
uma técnica de triagem de possíveis anomalias de mama, quando tais imagens são
19
adquiridas em regiões de poucos recursos médicos e/ou em ambientes com condições
térmicas desfavoráveis.
1.3.2
Objetivos específicos
Os objetivos específicos desse trabalho são:

Acrescentar a classe das pacientes normais, que não apresentam patologias
mamárias, no grupo de treino da metodologia apresentada por Araújo (2014), onde as
patologias mamárias foram inicialmente classificadas a partir somente das classes cisto,
benigno e maligno.

Classificar as pacientes do Assentamento Veneza (São Lourenço da Mata) e da
cidade de Chã de Alegria, ambas no Estado de Pernambuco, com imagens obtidas em
local com condições térmicas desfavoráveis para aquisição de imagens termográficas,
usando como grupo de treino as imagens de pacientes do Ambulatório de Mastologia do
Hospital das Clínicas da Universidade Federal de Pernambuco (HC/UFPE) obtidas
seguindo o protocolo estabelecido por Oliveira (2012).

Comparar as segmentações manual por splines apresentada em Queiroz (2014), a
segmentação manual por elipses proposta por Araújo (2014) e a segmentação
automática desenvolvida por Dourado Neto (2014).
1.4 ORGANIZAÇÃO DO PRESENTE TRABALHO
Essa dissertação possui um total de cinco capítulos. O primeiro deles é o
capítulo introdutório, onde são feitas algumas considerações iniciais, a motivação a qual
levou a elaboração desse trabalho, além dos objetivos a serem alcançados e a forma
como todo o trabalho foi organizado.
O segundo capítulo apresenta uma revisão bibliográfica a respeito das mamas,
do câncer de mama, dos métodos utilizados para o diagnóstico do câncer, da
termografia, dos protocolos de aquisição de imagens, da segmentação de imagens e dos
classificadores estatísticos usados para classificar patologias mamárias.
O terceiro capítulo descreve as metodologias utilizadas na aquisição das imagens
termográficas, na segmentação e na classificação estatística dessas imagens.
20
No quarto capítulo são apresentados os resultados obtidos e discussão a respeito
dos mesmos, com base na metodologia utilizada.
O quinto e último capítulo apresenta as conclusões deste trabalho e sugestões de
trabalhos futuros.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 MAMAS
As mamas são anexos da pele. É formada por glândulas cutâneas modificadas
que se especializaram na produção de leite após a gestação. É uma proeminência
bilateral formada por tecido glandular, tecido conjuntivo e tecido adiposo (DANGELO
& FATTINI, 2007).
As mamas estão situadas na região peitoral, no estrato areolar da tela
subcutânea, e são separadas pelo sulco intermamário. Seus componentes são o
parênquima, o estroma e a pele (DANGELO & FATTINI, 2007). As estruturas
histológicas variam de acordo com o sexo, a idade e o estado fisiológico (JUNQUEIRA
& CARNEIRO, 2008). A seguir, estão descritas tais estruturas.
a)
Parênquima: também chamado de glândula mamária, é constituído por 15 a 25
lobos de glândulas túbulo-alveolares compostas, cuja função é secretar leite. Cada
lóbulo possui vários alvéolos (produtores do leite), envoltos por tecido conjuntivo
frouxo. Os alvéolos se conectam por meio de ductos intralobulares. Os vários ductos
interlobulares, dão origem ao ducto galactóforo (ou ducto mamário) e sua extremidade
apresenta uma dilatação e muda para seio galactóforo. Este último desemboca no
mamilo. Cada ducto galactóforo representa uma glândula individual (JUNQUEIRA &
CARNEIRO, 2008);
b)
Estroma: é o tecido conjuntivo que envolve os lobos e as glândulas mamárias
como um todo. Há predominância do tecido adiposo sustentado por tecido conjuntivo
denso. O tamanho e a forma da mama estão diretamente relacionados à quantidade de
tecido adiposo envolvido (DANGELO & FATTINI, 2007);
21
c)
Pele: possui glândulas sebáceas e sudoríparas, é fina e possibilita a visualização
dos vasos superficiais (DANGELO & FATTINI, 2007). A pele ao redor do mamilo
constitui a aréola. Esta pode variar a coloração (após a gestação raramente volta à sua
tonalidade anterior) (JUNQUEIRA & CARNEIRO, 2008).
A Figura 1 apresenta a anatomia da mama feminina e a apresenta de forma
esquemática:
Figura 1 - Anatomia da mama feminina
Fonte: Guyton & Hall, 2011.
22
A forma da mama é cônica, variando com a quantidade de tecido adiposo, o
estado fisiológico e a idade. Na mulher, o desenvolvimento da mama tem início da
ovulação. As gestações e a idade facilitam a perda de elasticidade do estroma (estrutura
de sustentação) (JUNQUEIRA & CARNEIRO, 2008).
As mamas começam a se desenvolver na puberdade por ação dos estrógenos.
Estes estimulam o desenvolvimento dos ductos galactóforos e o acúmulo de gordura,
proporcionando o aumento de volume (GUYTON & HALL, 2011).
O maior aumento de volume da mama ocorre ao final da gestação, todavia, não
há correlação entre seu tamanho e uma maior produção de leite. Seu aumento pode ser
explicado pelo acúmulo de gordura. Os hormônios no período pré-menstrual podem
levar ao aumento doloroso de tamanho; assim como o início da menopausa leva à
involução das glândulas, seguidos de redução do tamanho e atrofia dos alvéolos, dos
ductos e do tecido conjuntivo interlobular (JUNQUEIRA & CARNEIRO, 2008).
O mamilo é uma projeção dos ductos galactóforos, e sua pele possui uma
camada de tecido conjuntivo com fibras musculares lisas e rica em terminações
nervosas sensoriais (DANGELO & FATTINI, 2007; JUNQUEIRA & CARNEIRO,
2008).
Ao redor do mamilo está a aréola, rica em melanócitos, o que dá a coloração
diferente da pele. Ela também possui glândulas sudoríparas e sebáceas. Em homens e
crianças, a mama é pouco desenvolvida, diminuta, restringindo-se ao mamilo e à aréola
(JUNQUEIRA & CARNEIRO, 2008).
Um conjunto de hormônios, destacando-se o estrógeno secretado pela placenta
durante a gestação, estimula o crescimento e a ramificação dos ductos mamários, assim
como o maior depósito de gorduras (GUYTON & HALL, 2011).
A progesterona desenvolve completamente o sistema tubulo-alveolar, inclusive
um crescimento adicional dos lóbulos, o rebrotamento de alvéolos e a função secretora
das células desses alvéolos (GUYTON & HALL, 2011).
A prolactina estimula a secreção do leite, apesar dos hormônios supracitados
inibirem tal ação e nunca permite que a glândula secrete mais que poucos mililitros
diários antes do nascimento da criança. Após o nascimento, com a queda dos estrógenos
23
e progesterona, a prolactina pode exercer sua função, regulada pelo hipotálamo. O ato
de amamentar estimula a produção do leite (GUYTON & HALL, 2011).
O Breast Imaging Reporting and Data System (BI-RADS), do American College
of Radiology (ACR), foi desenvolvido para padronizar o laudo mamográfico e reduzir
os fatores de confusão na descrição e interpretação das imagens, além de facilitar o
monitoramento do resultado final do exame (GODINHO & KOCH, 2004). Este sistema
foi desenvolvido para melhorar a qualidade dos diagnósticos, para tanto, é estruturado
em quatro seções:
a)
Seção I - Léxico da imagem mamográfica: padronização dos termos utilizados
para os laudos mamográficos, descrevendo as lesões encontradas;
b)
Seção II - Sistematização do laudo mamográfico: refere-se à organização e
redação do laudo, de modo a ser compreendido mundialmente;
c)
Seção III - Acompanhamento e monitoramento do resultado final: as lesões
deverão ser descritas, classificadas para monitoramento;
d)
Seção IV - Criação de um banco de dados nacional: armazenamento de
imagens em um banco de dados nacional, com acesso para médicos e grupos de
pesquisa.
A seguir, pode-se observar a classificação, por categorias, a partir da avaliação
dos laudos, além de suas recomendações.
Tabela 1 - Categorias de imagens de mama - relatório e sistema de dados (BI-RADS).
Categoria
Avaliação
Descrição
Recomendação
1
Negativo
Nada a comentar
Exame de rotina
2
Benigno
Achado benigno observado
Exame de rotina
3
Provavelmente
Achado com uma alta probabilidade de
Acompanhamento
benigno
benignidade (>98%)
em intervalo de
seis meses
4
5
6
Suspeita de
Sem característica de câncer de mama, mas
Biópsia deve ser
anormalidade
probabilidade razoável de malignidade
considerada
Suspeita de
Lesão com alta probabilidade de ser
Tomar medidas
malignidade alta
maligno (≥95%)
apropriadas
Biopsia de
Lesão conhecida como maligna e sendo
Garantia de
malignidade
exibida antes do tratamento definitivo
tratamento está
24
comprovada
completa
Fonte: American College of Radiology (1998).
Uma classificação à parte, seria a Categoria 0 (zero) e a 6 (seis). A zero refere-se
a uma avaliação incompleta, indicando a necessidade de avaliação adicional por
imagem. Entretanto, a seis, já existe diagnóstico do câncer confirmado anteriormente
por
exame
histopatológico,
sendo
suficientes
exames
feitos
apenas
para
acompanhamento.
2.2 DISTÚRBIOS MAMÁRIOS
Neoplasias são neoformações teciduais provenientes de células do organismo.
Possuem crescimento ilimitado e autônomo, que acaba alterando a estrutura, a forma e a
função do local. Não possuem utilidade para o organismo, à custa do qual se nutrem.
São também conhecidas como blastomas ou tumores verdadeiros (FARIA, 2003; KITT,
1954).
Baseado em características reveladas por métodos clínicos e morfológicos as
neoplasias são classificadas em benignas ou malignas. Essas características estão
resumidas na Tabela 2 (FARIA, 2003).
Tabela 2 - Caracteres gerais dos neoplasmas benignos e malignos.
Benignos
Malignos
Crescimento
Lento e expansivo
Rápido e infiltrativo
Delimitação
Nítida
Imprecisa
Tamanho
Maior possibilidade de atingir grandes
Menor possibilidade de atingir
volumes
grandes volumes
Ulceração
Rara
Frequente
Consistência
A do tecido matriz
Tendência a ser mais mole
Cor
A do tecido matriz
Tendência à cor branca
Necrose
Rara
Frequente
25
Recidiva
Ausente
Presente
Metástase
Falta
Presente
Função
Mantém a célula-matriz
Abolida ou diminuída da célulamatriz
Aspecto macroscópico
Células maduras, homotípicas
Células imaturas, heterotípica
Fonte: Faria (2003)
Dentre as patologias mamárias mais frequentes, pode-se citar: os cistos, os
adenomas e os carcinomas.
2.2.1
Cistos
É uma modificação benigna da estrutura da mama, de formato redondo ou
ovalar, múltipla ou solitária, de cavidade única contendo líquido pardo e opaco. O
tratamento, geralmente, é por punção aspirativa (SERRANO, 2010).
A frequência dos cistos se encontra em mulheres entre 40 e 50 anos de idade,
assintomático, com raros casos de dor na região. A detecção pode ser pela palpação da
mama, e sua confirmação por punção e análise do conteúdo (SERRANO, 2010).
Em caso confirmado, é possível o acompanhamento sem necessidade de
tratamento, e não é certeza de evolução para uma neoplasia maligna. A cirurgia é
indicada em casos de recidiva ou nódulo residual (SERRANO, 2010).
2.2.2
Fibroadenoma
É uma neoplasia benigna de formato definido e, na maioria dos casos, palpável.
Na mamografia, apresenta-se com formato de pipoca arredondada ou oval, delimitado,
radiopaco (por sua maior densidade). Na ultrassonografia, seu formato é oval,
hipoecóico em seu interior. Na termografia, a região possui temperatura mais elevada e
diferente do resto da mama (SERRANO, 2010), da mesma forma que o cisto e o câncer
(BEZERRA, 2013).
26
2.2.3
Carcinoma
É uma neoplasia maligna de crescimento rápido, desorganizado e infiltrativo, de
limite indefinido e irregular, podendo resultar em metástase (disseminação de células
neoplásicas no organismo) (SERRANO, 2010).
Na mamografia, o carcinoma se apresenta radiopaco. Na ultrassonografia, este se
apresenta hipoecóico sem contornos delimitados. Na termografia, o carcinoma apresenta
temperatura diferente da do tecido normal, sendo possível visualizar a alteração da
vascularização, acentuando a assimetria de temperatura entre as mamas. Não é possível
visualizar a neoplasia, mas a biópsia pode confirmar o diagnóstico.
Os tipos de carcinoma são:

Carcinoma in situ: estágio inicial, referente ao local de aparição;

Carcinoma ductal in situ: neoplasia não-invasiva, comum e curável. Restringe-
se aos ductos, não atingindo tecido adiposo;

Carcinoma lobular in situ: neoplasia restrita aos lóbulos;

Carcinoma ductal invasivo: atravessa os ductos e envolve o tecido adiposo,
podendo se disseminar no organismo;

Carcinoma lobular invasivo: inicia nos lóbulos, podendo se disseminar no
organismo.
2.3 CÂNCER DE MAMA NO BRASIL
O câncer de mama é o segundo tipo mais frequente de câncer no mundo, sendo
mais comum entre mulheres e respondendo por 22% dos casos novos a cada ano. As
taxas de mortalidade por câncer de mama no Brasil continuam elevadas, provavelmente
devido ao diagnóstico tardio da doença. Após cinco anos, é de 61% a sobrevida média
da população mundial (INCA, 2014a).
Acima da faixa etária de 35 anos, a incidência do câncer de mama cresce de
maneira rápida e progressiva. Estatísticas indicam aumento de sua incidência tanto nos
países desenvolvidos quanto nos em desenvolvimento. Segundo a Organização Mundial
da Saúde (OMS), foi registrado um aumento de dez vezes nas taxas de incidência
27
ajustadas por idade, nos Registros de Câncer de Base Populacional de diversos
continentes nas décadas de 60 e 70 (INCA, 2014b).
Podemos observar na Tabela 3 que a estimativa de casos de câncer de mama no
estado de Pernambuco é bastante elevada. No Recife, essa estimativa para esse tipo de
câncer no ano de 2014 superou qualquer outra.
No sexo feminino, os tumores com maior prevalência são o de pele não
melanoma com 71 mil casos novos, mama com 53 mil, colo do útero com 18 mil, cólon
e reto com 16 mil e pulmão com 10 mil (INCA, 2014a).
Apesar de existirem mais de cem formas de câncer, o processo básico do
surgimento da doença é muito similar. Células normais coordenam as suas atividades
com as das células vizinhas, no que diz respeito ao crescimento e à divisão, fazendo
parte de uma comunidade celular. Resultado de uma acumulação de pequenas alterações
no genoma celular, que se perpetua na reprodução celular, o comportamento errôneo das
células cancerígenas faz com que elas ignorem os controles celulares e produzem falsos
sinais que coagem os seus vizinhos a colaborar com elas (BAPTISTA, 2006).
Tabela 3 - Estimativas para o ano de 2014 para as taxas brutas de incidência por mil
habitantes e do número dos casos novos de câncer, segundo sexo e localização primária
no estado de Pernambuco.
Localização primária
Estimativas dos casos novos
da neoplasia maligna
Homens
Estado
Casos
Mulheres
Capital
Taxa
Casos
Bruta
Estado
Taxa
Casos
bruta
Capital
Taxa
Casos
Bruta
Taxa
Bruta
Próstata
2.560
58,19
620
84,74
-
-
-
-
Mama feminina
-
-
-
-
2.450
51,64
780
90,25
Colo do útero
-
-
-
-
970
20,47
180
20,43
Traqueia, brônquio e
510
11,65
150
20,66
380
8,06
110
12,06
Colon e reto
330
7,63
110
14,05
520
10,88
210
23,91
Estômago
480
11,01
80
10,54
330
7,06
60
6,95
pulmão
28
Cavidade oral
410
9,23
80
10,64
200
4,17
40
4,76
Laringe
270
6,18
70
9,42
40
0,93
**
1,19
Bexiga
210
4,59
60
8,07
80
1,72
20
2,18
Esôfago
230
5,18
40
5,61
110
2,33
20
2,28
Ovário
-
-
-
-
270
5,75
110
12,35
Linfoma de Hodgkin
30
0,80
**
0,97
20
0,52
**
1,14
Linfoma não-Hodgkin
210
4,63
60
7,67
190
4,00
60
6,53
Glândula tireoide
70
1,56
**
1,74
330
7,00
90
11,07
Sistema nervoso
210
4,66
50
6,39
160
3,39
110
12,38
Leucemias
190
4,42
40
5,31
190
3,93
40
4,94
Corpo do útero
-
-
-
-
290
6,12
90
10,91
Pele melanoma
90
2,06
20
2,71
60
1,24
**
1,48
Outras localizações
1.480
33,76
350
47,71
1.590
33,49
320
37,56
Subtotal
7.280
165,67
1.750
237,37
8.180
172,49
2.270
263,99
Pele não-melanoma
2.030
46,21
380
51,28
2.580
54,40
360
42,40
Todas as neoplasias
9.310
211,88
2.130
288,65
10.760
226,89
2.630
306,39
central
Fonte: INCA - Estimativa 2014: Incidência de câncer no Brasil
A Sociedade Brasileira de Mastologia afirma que a formação de um câncer de
mama depende de um processo sequencial contendo três etapas: iniciação, promoção e
progressão.
A iniciação é de origem genética, sendo assim, pode ser herdada ou adquirida e
depende de uma lesão no DNA cromossômico que levará a uma desregulação do ritmo
de multiplicação celular.
A lesão do DNA é esporádica, não-hereditária e ocorre durante a vida do
indivíduo, na maioria dos casos. Entre 5% e 10% dos casos, dependem de uma alteração
genética familiar, já herdada no nascimento e que faz com que a mulher seja mais
propensa ao câncer de mama.
29
Por fim, na fase de progressão, as células tumorais tendem a invadir uma camada
que dá sustentação ao tecido dos ductos mamários, chamada membrana basal.
Se não houver infiltração de membrana basal, o tumor é considerado não
invasor, ou "in situ". Se houver infiltração, é invasor. Só neste caso passa a existir
chance de se atingir pequenos vasos sanguíneos e capilares linfáticos, que podem
deportar as células alteradas até outros órgãos, como ossos, pulmões e fígado.
O câncer de mama pode ocorrer tanto em homens quanto em mulheres.
Aproximadamente para cada 200 casos de câncer de mama em mulheres existe um em
homens.
Existem vários fatores de risco relacionados ao câncer de mama, tais como: a
hereditariedade, especialmente se parentes de primeiro grau já possuírem histórico da
doença antes dos 50 anos; a idade, com o aumento da idade há uma maior incidência; a
ingestão de álcool, de mesma forma que a exposição a radiações ionizantes antes dos 35
anos (INCA, 2014c), tabagismo, uso de medicamentos, hábitos alimentares e fatores
ocupacionais (ARAÚJO, 2009).
O câncer de mama tem tratamento. Caso seja diagnosticado precocemente, o
paciente tem 97% de chance de sobrevivência (NG, 2009).
O exame clínico e a mamografia são as formas mais usadas para a detecção
precoce do câncer de mama (MOTTA, 2010), podendo ser utilizados exames
complementares para confirmação do diagnóstico, tais como a ultrassonografia, punção
aspirativa por agulha fina (PAAF), punção por agulha grossa (Core Biopsy), e biópsia
cirúrgica de acordo com os resultados do exame clínico e da mamografia (DOURADO
NETO, 2014).
Mesmo com a melhoria dos equipamentos de mamografia, a subjetividade da
interpretação e o tipo de tecido mamário podem afetar a eficácia da mesma. Surge então
a necessidade de desenvolver novas formas de diagnóstico. Uma dessas possibilidades é
a utilização das câmeras de infravermelho (MOTTA, 2010).
2.4 DIAGNÓSTICO POR IMAGEM DA MAMA
Existem atualmente vários tipos de exame para o diagnóstico por imagem da
mama. Contudo, devem-se observar as virtudes e limitações de cada um. Um método
30
ideal deve ser inócuo, devendo proporcionar o mínimo de desconforto, deve possuir
uma boa sensibilidade e especificidade, desta forma indicando uma possível lesão e
apontando a sua origem, e ainda deve ter um custo compatível com os benefícios que
trará para os usuários.
O diagnóstico médico é baseado em estrutural, bem como em informações
funcionais. Os métodos estruturais são radiografia, ultrassonografia, ressonância
magnética e microscopia (histologia). Os métodos funcionais são eletrocardiograma,
medição da pressão arterial, eletroencefalograma, testes de fluxo de ar pulmonares e
termografia. Para tanto, nosso foco será nos exames referentes à mama (BERZ &
SAUER, 2007).
Os métodos de interesse atualmente são a mamografia, a ultrassonografia,
tomografia computadorizada e a ressonância nuclear magnética que se adequam aos três
requisitos ditos anteriormente. Contudo, a mamografia de alta resolução é o método
mais utilizado mundialmente em mulheres com idade superior aos 35 anos. A
ultrassonografia, a tomografia computadorizada e a ressonância magnética seguem em
ordem de importância e utilização, sendo eles complementares à mamografia. A
ultrassonografia é a mais indicada para pacientes jovens, pois não é indicado radiografar
pacientes com menos de 35 anos. Sendo assim a ultrassonografia pode ser utilizada
como primeiro exame para essas pacientes (OLIVEIRA et al., 2011).
A ultrassonografia utiliza ondas sonoras de alta frequência para examinar o
parênquima mamário e confirma a presença de nódulos. Como limitação, apresenta
baixa detecção de pequenos tumores e o excesso de resultados falso-positivos.
Segundo Tartar (2008), a triagem feita com a ultrassonografia parece mais
sensível na detecção de câncer invasivo precoce, sendo um exame complementar de
rastreamento, ao invés de substituir a mamografia. Já Silva (2010) afirma que não
consegue detectar câncer em estágio muito precoce. Apesar de possuir menor
sensibilidade se comparada à ressonância, esse exame auxilia em mamas densas, bem
como técnicas recentes (por exemplo a elastografia) podem melhorar a especificidade,
diminuir resultados falso-positivos e o uso de biópsias.
A tomografia computadorizada é uma técnica de imagem que reproduz imagens
tridimensionais que utiliza emissão de positróns, sendo o mais usado o isótopo F18 pelo
seu tempo de meia vida de 109,8 minutos. Os cânceres malignos podem ser originários
31
de mutação de células que desregularam sua programação fisiológica e apresentam
maior metabolismo de glicose, por necessitar de grande quantidade de energia para
crescer, levando a contraste destas células anômalas (FASS, 2008; BORCHARTT,
2013).
Para os exames relativos à mama, este é melhor aproveitado em estágio inicial,
no tratamento e no monitoramento. É indicado quando a mamografia não pode ser
realizada, em caso de mamas densas, próteses de silicone ou tendência por
hereditariedade. Mas seus custos são elevados e a imagem é de baixa resolução (FASS,
2008; BORCHARTT, 2013).
A ressonância magnética mostrou-se altamente sensível na detecção de câncer
de mama invasivo e não é limitada pela densidade do parênquima mamário. No caso de
carcinoma ductal in situ, devido a seu intervalo de precisão ser amplo, não se
recomenda esse exame como substituto à mamografia. Este fator corrobora para o seu
uso como ferramenta complementar. A Sociedade Americana de Câncer (SAC)
recomenda a ressonância magnética anualmente para mulheres com risco de
desenvolvimento, incluindo os genes para o câncer, histórico familiar de câncer
mamário ou ovariano. Os casos questionados pela SAC se deve à insuficiência de
dados, incluindo mulheres com histórico, biópsia atípica ou alta densidade na
mamografia.
Embora tenha havido melhorias significativas em técnica de mamografia, as
limitações fundamentais permanecem. Estes incluem as baixas diferenças de contraste
entre as estruturas de tecido inerentes na mama e o fato de que a detecção mamográfica
de câncer de mama (sensibilidade) baseia-se na capacidade de visualizar câncer através
do fundo de tecido normal sobrejacente. Especificidade da mamografia baseia-se na
capacidade de distinguir lesões benignas de malignas de mama com base em suas
margens e características morfológicas (SICKLES, 1990). No entanto, lesões malignas
e benignas podem ter aparências semelhantes, reduzindo assim especificidade
(ROSENERG, 2006).
A sensibilidade da mamografia de alta resolução varia entre 91% e 96%
dependendo da idade, tipo da mama e tamanho da lesão (OLIVEIRA et al, 2011).
32
2.5 TERMOGRAFIA
A medição da temperatura da pele por contato ou à distância através do uso de
materiais luminescentes é nomeada de termografia. Os métodos tradicionais como
termômetros, termopares e termistores necessitam da temperatura do ponto de detecção
por ponto para criar um mapa térmico. Este procedimento termográfico fornece uma
exibição imediata de todos os pontos térmicos, mesmo sobre uma grande área. Neste
caso, é mais fácil identificar a presença de pontos quentes e frios, as diferenças térmicas
entre as duas partes simétricas da superfície do corpo e definição de padrões específicos
(ALDO DI CARLO, 1995).
As pesquisas com termografia infravermelha foram incentivadas para o uso
militar a partir do Século XIX. Por volta da década de 60, ficou disponível para o uso
industrial e civil, sendo de grande utilidade para Engenharia e outras áreas (ARAÚJO et
al., 2009).
A termografia também pode ser utilizada para obter informação sobre o estado
de funcionamento de um componente, equipamento ou processo. Ela utiliza a radiação
infravermelha que é emitida pelos organismos a fim de medir as temperaturas ou ainda
identificar diferenças no padrão de distribuição de calor. Ainda, não emite radiação
ionizante e é uma técnica não-invasiva (BRONZINO, 2006).
Associa-se a radiação térmica (que pode compreender a faixa do infravermelho,
luz visível e ultravioleta, no espectro da onda eletromagnética) à taxa na qual a energia é
emitida pela matéria como resultado de sua temperatura não-nula, isto é, a radiação
térmica é constantemente emitida por todo corpo com temperatura acima do zero
absoluto (INCROPERA et al., 2008; NG, 2009).
A radiação infravermelha emitida pela pele pode ser convertida em um valor de
temperatura, devido ao alto valor de emissividade do corpo humano (BEZERRA, 2007).
A utilização da termografia na medicina ocorre por dois fatores essenciais: é
uma técnica não invasiva e que permite investigar efeitos fisiológicos invisíveis a outros
exames. Estas características podem ser complementares a outros tipos de investigações.
Entre as aplicações médicas dela, a detecção de câncer de mama é uma das mais
promissoras e mais antigas (NG, 2009).
33
As mudanças na temperatura da mama podem estar relacionadas a uma possível
gravidez e com o ciclo menstrual, sendo que em mamas saudáveis a distribuição de
temperatura ocorre de forma simétrica, ou seja, essas mudanças atingem de alguma
forma a ambas as mamas. Havendo uma grande assimetria na distribuição de
temperaturas das mamas, possivelmente, alguma delas apresenta algum tipo de
patologia (GAUTHERIE, 1989, in: BEZERRA, 2013).
Essa assimetria ocorre em virtude de que as células cancerígenas produzem
excessivamente o óxido nítrico (NO), ocasionando uma nova vascularização, para esta
damos o nome de angiogênese, em torno do tumor (YAHARA et al., 2003).
Segundo Ng (2004) e Araújo (2014), a angiogênese é necessária para ocorrer o
fluxo constante de nutrientes necessários para o desenvolvimento dos tumores. Esses
novos vasos elevam o fluxo de sangue naquela região, causando assim um aumento da
temperatura local.
Em tumores de mama, o aumento da temperatura local sobre a superfície da
mama pode ser observado com o uso da termografia, sendo que a diferença de
temperatura entre o tecido normal e doente pode diferir de 2º C a 3º C, com o valor mais
altos sendo identificado na superfície da pele onde está localizado o tumor (HARRIS et
al., 1996, in: BEZERRA, 2013).
A formação dos novos vasos ocorre antes do aparecimento dos nódulos, fazendo
com que a termografia possa ter um papel importante no diagnóstico precoce desse tipo
de câncer. Portanto, em conjunto com o exame clínico, a técnica tem uma sensibilidade
para detecção de câncer de mama próxima à da mamografia para mulheres com menos
de 50 anos (NG & SUDHARSAN, 2004).
Sinais térmicos assimétricos persistentes, obtidos de exames termográficos, que
indicam anormalidades fisiológicas que se mantêm inalteráveis são dez vezes mais
significativos do que o histórico familiar da doença no indicativo do futuro
desenvolvimento de um tumor cancerígeno (AMALU, 2002; NG, 2009).
34
2.6 PROTOCOLOS
DE
AQUISIÇÃO
DE
IMAGENS
TERMOGRÁFICAS
Os primeiros estudos com imagem térmica foram focados no potencial da
câmera termográfica para auxiliar no diagnóstico do câncer de mama, mas os sistemas
das câmeras eram ainda incipientes. Algumas propostas para identificação de câncer
foram embasadas na transferência de calor entre a lesão maligna e a superfície ou no
reconhecimento de padrões, mas até então não fora utilizada em grandes amostras
(RING & AMMER, 2012).
Existe um número elevado de protocolos utilizados, o que dificulta a utilização
de somente um padrão. Cada grupo de pesquisa adquire as imagens em posições
distintas, adequadas à sua realidade. Uns utilizam aparatos para padronizar a aquisição
de imagens, outros deixam a paciente de pé, fixando sua posição no chão (expressos nos
autores consultados). A maior parte necessita usar termo de consentimento assinado
pelos pacientes como forma de utilizar as imagens de forma anônima, sendo tal fato
exigido por Comitês de Ética (BORCHARTT, 2013).
Por essa diversidade, se fez necessária uma padronização para comparação de
imagens entre centros de pesquisa, começando em 1978, pela Associação Europeia de
Termografia, que publicou uma terminologia comum, assim como características de
equipamentos e imagens (OLIVEIRA, 2012; BORCHARTT, 2013).
Ammer (2008) descreve o protocolo Glamorgan, um projeto de 2001, para
determinar a distribuição normal de temperatura da pele. Para isso, aplicou marcos
anatômicos alinhados à borda da pele para assegurar o mesmo ponto de vista
independente da proporção do corpo. O objetivo era permitir a reprodução das imagens.
A Organização Internacional de Padronização publicou dois novos documentos
que definem o uso de uma câmera termográfica para triagem de febre. A primeira, em
2008, descreve o desempenho essencial de uma câmera infravermelha radiométrica para
o rastreio. A segunda, em 2009, define o modo recomendado de implantação incluindo
o sistema e a formação de pessoal técnico (RING & AMMER, 2012).
De acordo com Borchartt (2013) e de modo geral, os protocolos podem ser
divididos em:
35
 Quanto ao comportamento do corpo, em relação à transferência de calor
(métodos estático ou dinâmico);
 Quanto à repetição de aquisição das imagens (simples, sequencial, ou de
acompanhamento).
Quanto ao comportamento do corpo em relação à essa transferência de calor, os
protocolos estáticos levam em consideração o equilíbrio térmico com o ambiente. Os
dinâmicos se referem à recuperação da temperatura do corpo após um estresse (térmico
ou químico) (BORCHARTT, 2013; OLIVEIRA, 2012).
Uma única imagem da mama não determina a temperatura da superfície
facilmente, pela presença de superfícies curvadas. Isto justifica a série de imagens com
posições anterior e oblíqua, de forma a maximizar os dados térmicos (RING &
AMMER, 2012).
Quanto à repetição da aquisição de imagens, os protocolos simples se aplicam à
captura de imagens, em determinado tempo, para indicar flutuações térmicas (pontos
quentes e frios) e com objetivo de medir assimetria na distribuição de temperaturas. Os
sequenciais se referem à captura de imagens em série, durante alguns minutos, e a
configuração é feita na própria câmera térmica. Já no acompanhamento, as imagens são
capturadas após um intervalo de tempo mais expressivo, com o objetivo de monitorar
tratamentos, doenças ou detecção precoce de alterações na mama (BORCHARTT,
2013).
Durante a aquisição de imagens, algumas situações devem ser controladas para
permitir a comparação com outros estudos mundiais, sendo elas: adequação da sala;
preparação do paciente; e aquisição de imagens. Estes parâmetros surgiram a partir de
características de itens dos protocolos encontrados na literatura (OLIVEIRA, 2012).
A temperatura da mama, a ser registrada na termografia, é sensível às variações
ambientais, tais como a temperatura ambiente, a umidade e a eventual circulação de ar
no ambiente. Uma forma de evitar essas variações seriam protocolos para controle
térmico do ambiente (BORCHARTT, 2013).
No ambiente, se faz necessário o controle das temperaturas da pele e do
ambiente (lembrando da interação existente); com sala com condicionador de ar para
controle da temperatura; medição da umidade e controle do movimento de ar dentro da
sala. O tamanho da sala deve ser o suficiente para o equipamento necessário, a paciente
36
e a equipe técnica. A abertura da porta deve ser controlada por um membro da equipe.
Também é necessário calibrar o equipamento de acordo com o fabricante da câmera,
estabilizando os sistemas eletrônico e mecânico. Devem-se registrar os níveis de
temperatura, e a distância da paciente para a câmera. Lembrar que todos dentro da sala
assim como o equipamento são fontes de calor. Devem-se manter as lâmpadas apagadas
durante a climatização. Deve haver um local mais reservado para a paciente trocar de
vestimentas (OLIVEIRA, 2012; BEZERRA, 2013).
A preparação da paciente, de uma forma geral, inicia-se pela consulta com o
médico para anamnese, encaminhamento para os exames termográficos, com uso de
bata descartável, aclimatização da paciente por volta de 10 minutos, e um termo de
consentimento a ser assinado por cada paciente (OLIVEIRA, 2012; BEZERRA, 2013).
A aquisição de imagens deve ser padronizada, com distância fixa e registro dos
dados da paciente. Borchartt (2013) criou uma tabela apresentando um resumo dos
principais protocolos presentes na literatura. Na Tabela 4, a seguir, apresenta-se uma
síntese de alguns dos principais autores encontrados na tabela original.
Tabela 4 - Protocolos de aquisição de imagens termográficas da mama.
Autores - Ano
Aquisição
Temperatura
Recomendações especiais
ambiente
Koay et al. -
Simples/dinâmico: as mamas são
2004
resfriadas por ventilador, por
álcool, cafeína, analgésicos,
aproximadamente 20 minutos.
loções e fumo.
Ng e Kee - 2008
Simples/estático: paciente
aguarda 20 minutos
22ºC
20 a 22ºC
Umidade em 60%
As pacientes devem evitar
Redução de fontes de calor
ambientais durante a
aquisição. Recomenda não
usar álcool, cigarro e
produtos para a pele.
Agostini et al. –
Sequencial/dinâmico: 50
Informação
2009
quadros/s a 200 quadros/s
desconhecida
Kapoor e
Simples/dinâmico: paciente
22ºC
Prasad - 2010
permanece de 7 a 10 minutos
sala escura para minimizar
com ar frio direcionado nas
as interferências ambientais.
Informação desconhecida.
Imagens capturadas em uma
mamas.
37
ACCT – 2012
Acompanhamento/estático:
Informação
termogramas a cada 3 meses
desconhecida
Bezerra et al. –
Simples/estático: aguarda 10
25 a 28ºC
2013
minutos para estabilizar a
Informação desconhecida.
Sem recomendações
especiais.
temperatura corporal
Silva et al. –
Simples/estático: aguarda 10
2013
minutos para estabilizar a
20 a 24ºC
Evitar álcool, cafeína,
analgésicos, loções e cigarro
temperatura corporal
Sequencial/dinâmico: ar frio
direcionado às mamas por 5
minutos
Fonte: Adaptado de Borchartt (2013).
2.7 SEGMENTAÇÃO DE IMAGENS TERMOGRÁFICAS
A segmentação de imagens abrange um campo muito diversificado, sendo
utilizada tanto em imagens médicas quanto em imagens de satélite. Atualmente existem
vários métodos e abordagens sendo utilizadas. A escolha deles varia de acordo com as
características dos problemas a serem resolvidos. Dois tipos de abordagem vêm sendo
bastante utilizadas: métodos baseados em regiões, onde são detectadas semelhanças; e
os métodos baseados em contornos, aos quais as bordas são detectadas e unidas para
formar limites em torno de uma região. A segmentação é um passo essencial antes da
descrição, do reconhecimento ou da classificação de uma imagem ou de seus
componentes (DOUGHERTY, 2009).
O processo de segmentação, no processamento de imagens digitais, vem sendo
definido como uma separação entre as estruturas de interesse e o plano de fundo da
imagem (ARAÚJO, 2014).
Esse processo subdivide uma imagem em seus objetos e regiões constituintes. O
nível a que esta subdivisão é levada vai depender do problema que se têm o interesse de
resolver, ou seja, deve-se parar a segmentação quando os objetos de interesse tiverem
sido isolados (GONZALEZ & WOODS, 2002).
38
Da mesma forma, o nome segmentação pode ser atribuído também para o
particionamento de uma imagem em regiões significativas. Desta forma, extrai-se a área
de maior relevância para um estudo, distinguindo-a de todo o resto. Na tomografia
computadorizada a segmentação é utilizada para a detecção de órgãos, como o cérebro,
coração, pulmões ou fígado. Também pode ser utilizada em imagens de ressonância
magnética (RM) para distinguir tecido patológico a partir de tecido normal; e ainda no
planejamento de tratamentos médicos (DOUGHERTY, 2009).
O uso da termografia, como ferramenta auxiliar para o diagnóstico de câncer de
mama iniciou-se na década de 90, quando começaram a serem fabricadas as câmeras
termográficas mais modernas. Com esse objetivo faz-se necessária a aplicação de
ferramentas automáticas de segmentação e também de técnicas de segmentação
semiautomáticas ou manuais. Quando é necessário definir uma área de interesse junto
com um médico ou quando há a necessidade de obter-se a área total da mama, a
segmentação manual pode ser aplicada (ARAÚJO, 2014).
Kappor & Prasad (2010) utilizaram como técnica de segmentação das mamas na
imagem térmica a detecção de bordas de Canny e posteriormente a transformada de
Hough para identificar as parábolas que melhor representem as pregas inframamárias.
Essa abordagem foi descrita pelos autores em alguns passos. Primeiro deve
haver um reconhecimento da borda para que seja possível a extração dos contornos das
mamas. Em seguida, utilizaram a transformada de Hough para retirar os limites
inferiores das mamas. Posteriormente se faz a classificação de cada pixel segmentado
em certo número de aglomerados. No final há o diagnóstico das doenças da mama com
base na análise assimétrica dos pixels de cada cluster.
A Figura 2 mostra um sistema de orientação para as etapas anteriores.
39
Figura 2 - Diagrama de blocos para análise de assimetria de termogramas usando a
segmentação apresentada
Fonte: Adaptado de Kappor & Prassad (2010)
Kappor et al. (2012) implementaram uma nova abordagem para a segmentação
automática da região de interesse e análise de assimetria de termogramas de mama
buscando eliminar a dependência do operador e melhorar a precisão do diagnóstico. Os
autores utilizaram o operador de detecção de borda de Canny e um operador de
gradiente para o primeiro segmento da região de interesse. Utilizaram sete
características que indicavam bem a anormalidade do termograma. Essas características
foram classificadas em três grupos, parâmetros de ordens estatísticas superiores, tais
como curtose, assimetria e entropia, parâmetros de cálculo de histograma e centro. Para
a análise de assimetria existem cinco etapas principais de seleção da ROI (Region of
interest). A primeira delas é o pré-processamento, no qual inicialmente é necessário
converter cada imagem de termograma em jpeg para que possam ser processados no
MatLab. Em seguida, é retirado o fundo e, posteriormente, é feito o redimensionamento
da imagem para remover a porção de corpo indesejada. Usando a paleta de cores é
criada uma matriz correspondente ao valor da temperatura de cada pixel na imagem. No
segundo passo utilizaram a detecção de bordas de Canny para extrair os limites das
mamas. Na terceira etapa eles extrairam as curvas de fronteira esquerda e direita com o
operador de gradiente. A etapa quatro é constituída pela extração de duas curvas
parabólicas que descrevem os limites inferiores das mamas. Por fim, na última etapa,
40
após a detecção dos limites inferiores da mama, as porções indesejadas abaixo das
curvas da mama são removidas e uma linha de separação do meio é criada para separar
entre os segmentos direito e esquerdo ao longo do ponto de contato das duas curvas de
mama. Isso gera a imagem segmentada final sobre as duas mamas diferentes, dos quais
recursos podem ser extraídos e análise das assimetrias pode ser realizada. Na Figura 3
podemos observar a segmentação obtida com a metodologia apresentada por Kappor et
al. (2012).
Figura 3 - Resultado da segmentação automática apresentada por Kappor et al. (2012)
Fonte: Kappor et al. (2012)
Motta (2010) também desenvolveu uma metodologia automática para
segmentação de imagens termográficas utilizando a linguagem C, com o objetivo de
auxiliar métodos de diagnóstico assistido por computador. As imagens utilizadas para
aplicação da segmentação foram do tipo T1 (frontal com mãos na cintura), sendo
utilizadas 151 imagens para os testes. Inicialmente, todas as imagens foram convertidas
para tons de cinza, sendo excluídos caracteres, tais como, logomarca e ilustração da
paleta no intervalo de temperatura detectado.
Com uma imagem de entrada selecionada, o algoritmo de segmentação
desenvolvido por Motta (2010) segue sete passos básicos podendo ser visualizados na
Figura 4 e descritos a seguir.
A primeira etapa consiste em obter, a partir da imagem de entrada, a coordenada
inferior da segmentação. Em seguida, há a remoção do fundo da imagem. Na terceira
etapa é obtida a coordenada superior da segmentação. Na quarta etapa são removidas as
regiões externas a ROI. Posteriormente há a separação das mamas. Na etapa seis é feita
41
a detecção da prega inframamária. Por fim, na etapa sete, é feito um descolamento
vertical e é obtida a ROI.
Figura 4 - Passos do algoritmo de segmentação desenvolvido por Motta (2010)
Fonte: Adaptado de Motta (2010)
Dourado Neto (2014) desenvolveu um método de segmentação automática com
uma rotina em Matlab.
Inicialmente, separa-se a região corporal do fundo da imagem. Em seguida, a
região de procura é reduzida com a determinação de limites superiores e inferiores
fazendo com que sejam descartadas regiões do pescoço, das axilas e a borda inferior das
mamas.
Posteriormente, possíveis regiões laterais superiores remanescentes são
retiradas. A etapa de retirada da borda inferior é considerada a mais crítica da
segmentação, por haver uma maior diferença entre os tons de cinza nessa região pela
diversidade de biótipos das pacientes. Iniciando na região central, a seleção das bordas
desce para as regiões externas excluindo cada pixel e toda sua linha abaixo se este tiver
valor maior ou igual que uma diferença anteriormente determinada. Na última etapa há
ainda à retirada de possíveis regiões laterais superiores.
Na Figura 5 temos um exemplo da segmentação das mamas de uma paciente
com a metodologia proposta por Dourado Neto (2014).
42
Figura 5 - Resultado final da segmentação proposta em Dourado Neto (2014).
Fonte: Dourado Neto (2014)
Além de Kappor & Prasad (2010), Qi & Head (2001) também desenvolveram
uma abordagem para análise das assimetrias em termogramas para ajudar a identificar
anormalidades. Realizaram uma segmentação automática usando transformada de
Hough e um padrão de classificação não supervisionado.
Marques (2012) desenvolveu uma abordagem de segmentação manual para
tablets com touch screen para que fosse possível a utilização de todas as vantagens
dessa tecnologia, tais como, o armazenamento digital instantâneo de imagens, a
sensibilidade proporcionada pela tecnologia de touch screen, a mobilidade
proporcionada pela utilização desse tipo de equipamento e a flexibilidade proporcionada
pela execução do aplicativo em um dispositivo móvel.
A Figura 6 representa uma comparação de um método tradicional de
segmentação utilizando um software de edição simples e a metodologia proposta.
Figura 6 - Comparação de segmentações: lado esquerdo, com a utilização do mouse e
lado direito, com a segmentação proposta por Marques (2012), usando-se uma caneta
em uma tela sensível ao toque.
Editor de imagens (mouse)
Aplicativo para Tablet
Fonte: Marques (2012)
43
Segundo Marques (2012), a utilização desse método proposto não se resume
apenas às imagens térmicas, ele também pode ser utilizado em diversas outras técnicas
de visão computacional, principalmente em métodos relacionados à detecção de
contornos e segmentação de imagens para extração da região de interesse.
Um resumo de vários autores que tratam de segmentação é encontrado em
Borchartt (2013).
2.8 CLASSIFICAÇÃO
Um classificador é um método capaz de decidir em qual grupo ou população um
objeto ou pessoa pode ser alocado, considerando características em comum,
anteriormente fornecidas. Portanto, com o objetivo de classificar novos objetos, uma
regra de classificação é construída baseada em uma determinada amostra de dados.
Seres humanos são capazes de identificar vários caracteres de diferentes formas,
desordenados e algumas vezes até parcialmente escondidos. Por isso, podem ser
considerados os melhores classificadores que existem, mas ainda não se sabe qual o
mecanismo que os torna capazes de reconhecer esses padrões (FERREIRA, 2007).
Com respeito aos classificadores, qualquer método que adquira informação a
partir de um grupo de treino se baseia em um processo de aprendizagem (DUDA et al.,
2000).
Adquirido a partir de experiências anteriores, o aprendizado é uma das principais
características no reconhecimento de padrões pelos humanos. Isso inspirou a criação de
máquinas que são capazes de também realizar essa tarefa (SIMÕES, 2007).
Dependendo do algoritmo utilizado, uma classificação pode ser dividida em
supervisionada e não-supervisionada (LORENA & CARVALHO, 2007; WEBB, 2001).
Na primeira, as classes são previamente conhecidas e na segunda são
desconhecidas (DOURADO NETO, 2014). Em ambos os casos, é necessária a etapa de
treinamento e a de classificação (MOREIRA, 2003).
44
A classificação pode ser dividida em algumas etapas, que podem ser observadas
em sequência na Figura 7.
Figura 7 - Etapas da classificação
Aquisição dos
dados de
entrada
Eliminação das
informações
irrelevantes
Teste com um
grupo de dados
independentes
Extração de
características
relevantes ao
processo
Construção de
uma regra de
classificação
Muitos autores, como Serrano (2010), Borchartt (2013), Araújo (2014) e
Dourado Neto (2014), obtiveram imagens termográficas em hospitais universitários
através de projetos aprovados por comitês de ética das universidades, obtendo desta
forma os dados de entrada para os classificadores.
A eliminação das informações irrelevantes se dá através da segmentação das
imagens, podendo ser manual, semiautomática ou automática. O objetivo da extração de
características é selecionar, das imagens, características relevantes para a classificação.
Segundo Dougherty (2009), a escolha dessas características depende dos tipos de
imagens e das aplicações, sendo procuradas, de maneira geral, características robustas,
discriminantes, confiáveis e independentes. As características robustas são aquelas
invariantes sob translação, orientação, escala e iluminação e, pelo menos, invariantes à
presença de ruído. As características discriminantes são aquelas nas quais o intervalo de
valores para objetos de diferentes classes deve ter a menor sobreposição possível. As
características confiáveis são aquelas as quais todos os objetos de uma classe devem ter
valores parecidos. As características independentes devem evitar redundância, sendo
independentes entre si.
A construção de uma regra de classificação se dá através da aprendizagem de
máquina. Nela, um determinado padrão é aprendido através de um conjunto de
45
exemplos dados anteriormente. A aprendizagem permite que o classificador aprenda a
identificar características através de uma amostra de treinamento, gerando uma regra de
classificação que será aplicada para classificar um grupo de dados independentes ou
grupo de teste.
Os classificadores podem ser usados em uma grande variedade de áreas, como
por exemplo, para classificação de documentos como em Salles et al. (2009), no qual
foram utilizados os classificadores Rocchio e K-Nearest Neighbours (KNN).
Em Botelho & Centeno (2005) foi usado um algoritmo de classificação baseado
em Rede Neural Artificial (RNA) e classificador de Distância Mínima Euclidiana e de
Máxima Verossimilhança (MAXVER) para classificação de edifícios, vias e árvores em
áreas urbanas.
Em Grondona (2009) foram utilizados os classificadores de Distância Mínima
Euclidiana e o MAXVER para classificar imagens de um pantanal.
Com relação à utilização para imagens de origem médica, mais precisamente as
imagens termográficas de mamas, há diversos trabalhos que abordam classificações de
anomalias mamárias com os mais variados tipos de classificadores.
Resmine et al. (2012) utilizou o classificador Support Vector Machine (SVM),
KNN e Naive Bayes para classificar uma amostra de 34 pacientes, sendo 24 doentes e
10 saudáveis. A classificação ocorreu para duas classes: doente, ou com patologia, e
saudáveis, ou sem patologia.
Acharya et al. (2014) realizou classificações do tipo câncer e não câncer para um
grupo de 50 mulheres, sendo 25 com câncer e 25 sem câncer com os classificadores
SVM e RNA. Como critério de validação da classificação foi usado o leave-one-out e
90% de acertos foram obtidos.
Krawczyk & Schaefer (2014) utilizaram 146 imagens sendo 29 imagens da
Classe Maligno e 117 da Classe Benigno, onde a classificação foi realizada por uma
fusão de classificadores SVM e RNA.
Em Dourado Neto (2014) foram utilizadas 234 imagens de onde foram extraídas
características baseadas em temperaturas máximas e mínimas, intervalos de
temperatura, medidas de estatísticas básicas de média e desvio padrão, obliquidade e
curtose. Para a classificação das imagens foram utilizados cinco classificadores, são eles
46
Classification Trees (CT), SVM com núcleo polinomial de ordem 5, Discriminant
Analysis (DA), Naive Bayes com estimativa de densidade de probabilidade do tipo
kernel, KNN com distância do tipo "Mahalanobis" que podem ser encontrados no
Statistics ToolboxTM do Matlab.
Em Araújo (2014) e Queiroz (2014) foram utilizados classificadores de distância
mínima e o classificador discriminante linear para classificação de imagens
termográficas de pacientes do Hospital das Clínicas – UFPE nas classes Benigno, Cisto
e Maligno.
47
3 METODOLOGIA
Esta dissertação está relacionada ao projeto "Análise da viabilidade do uso de
câmera termográfica como ferramenta auxiliar no diagnóstico de câncer de mama em
hospital público localizado em clima tropical", aprovado pelo Comitê de Ética da
UFPE, com registro no Ministério da Saúde CEP/CCS/UFPE No279/05, em andamento
desde novembro de 2005 sob a coordenação da Professora Rita de Cássia Fernandes de
Lima.
3.1 AQUISIÇÃO DAS IMAGENS
As imagens termográficas usadas no presente trabalho foram adquiridas tanto no
Hospital das Clínicas (HC) – UFPE, quanto no Assentamento Veneza, no município de
São Lourenço da Mata - PE e na cidade de Chã de Alegria - PE. As imagens obtidas no
HC seguiram o protocolo de aquisição de imagens definido por Oliveira (2012). As
imagens obtidas no Assentamento Veneza não seguiram protocolo padrão de aquisição.
Em ambas as locações, foram selecionadas imagens frontais das pacientes. Na Figura 8
há a representação dos protocolos utilizados durante a aquisição das imagens nos
diferentes lugares onde foram realizados esse procedimento.
Figura 8 - Tipo de protocolo utilizado nos diferentes locais das aquisições das imagens
48
Todas as imagens foram obtidas através da utilização de uma câmera de
infravermelho Flir S45, adquirida pelo Departamento de Engenharia Mecânica da UFPE
através do Edital Finep 2003 de Laboratório Multiusuários, cuja última calibração
ocorreu no ano de 2013. A obtenção de uma parte dessas imagens foi feita em uma sala
disponibilizada para o projeto no HC-UFPE. Para a realização dos exames
termográficos foram seguidos alguns procedimentos em relação às condições térmicas
da sala de exames e aos cuidados com a preparação das pacientes assim como para a
aquisição das imagens. O método adotado para a aquisição de imagens foi o estático.
Um estudo realizado por Araújo (2009) não encontrou melhorias significativas
na qualidade das imagens quando o método é dinâmico. Tal método demanda de um
tempo maior para a realização do exame e ainda pode ocasionar um desconforto térmico
aos pacientes. Para cada imagem adquirida de pacientes do HC segue-se o protocolo de
Oliveira (2012), que é descrito a seguir:
Com relação à adequação da sala:

A sala é um ambiente fechado, onde deve existir espaço suficiente para o
paciente, a equipe técnica e aparato da câmera termográfica. A sala utilizada para a
aquisição das imagens mede aproximadamente 12 m²;

A abertura e o fechamento da porta são controlados pela equipe técnica,
permanecendo na sala apenas a equipe e a paciente;

Um aparelho de ar condicionado realiza a climatização do ambiente;

Um termo-higro-anemômetro-luxímetro digital, modelo THAL-300, afere a
temperatura e umidade relativa da sala;

A equipe técnica, o paciente, a câmera e o projetor multimídia, que é utilizado
para explicação ao paciente sobre o exame a ser realizado e para auxiliar a aquisição das
imagens, são fontes de calor dentro da sala;

O ambiente possui um espaço reservado, mas não fechado para o paciente trocar
de roupa, sendo este ambiente separado do restante da sala por um biombo;

A sala dispõe de um aparato mecânico para a realização do exame, projetado por
Oliveira (2012) e construído na oficina mecânica do Departamento de Engenharia
Mecânica da UFPE (DEMEC/UFPE).
49
Figura 9 - Aparato mecânico utilizado na realização dos exames.
Fonte: Oliveira (2012)
Com relação à preparação da paciente:
As pacientes encaminham-se para realização da consulta com o médico
responsável, logo em seguida se dirigem para a sala de realização dos exames
termográficos, onde são dadas as primeiras instruções sobre o exame e como ela deve se
portar durante a realização do mesmo. A paciente troca a parte superior de sua roupa por
uma bata descartável disponibilizada pela equipe técnica, sendo essa troca realizada na
área reservada da sala para evitar qualquer tipo de constrangimento. A paciente deve
aguardar dez minutos sem tocar na mama, que é considerado o tempo de aclimatação.
Nesse tempo é preparado o documento de ―Termo de consentimento livre e
esclarecido‖ (TCLE), como solicitado pelo Ministério da Saúde do Brasil, para que a
paciente assine no final do exame caso concorde em participar da pesquisa, no caso de
aceitarem realizar a pesquisa também são feitas cópias da anamnese e dos laudos de
outros exames, como ultrassom, mamografia, biópsia ou punção caso paciente tenha
levado alguns desses exames. Com essas cópias são feitas comparações com as
termografias para a validação dos classificadores. Nesse tempo também é aferida a
temperatura da paciente com um termômetro clínico.
O procedimento de atendimento do Ambulatório de Mastologia do HC faz com
que as pacientes passem tempo suficiente sem a exposição à luz solar, sem realizarem
exercícios físicos, sem a ingestão acima da média de alimentos e bebidas e sem
tomarem banhos. Com isso, essas e outras precauções que devem ser tomadas antes dos
50
exames são atendidas independentemente do conhecimento prévio da paciente
(OLIVEIRA, 2012).
Com relação à aquisição das imagens:
Para cada paciente são realizadas duas séries de imagens, obtendo um número
mínimo de doze imagens. A primeira série usa uma distância (D1), com a câmera
posicionada a uma maior distância do paciente. Essa distância depende da anatomia do
paciente, devendo conseguir um enquadramento frontal das duas mamas. Nessa série
são realizadas as imagens T1 (frontal com as mãos na cintura), T2 (frontal com as mãos
levantadas segurando uma barra localizada acima da cabeça); T2 com grade, sendo esta
grade utilizada para medir dimensões das mamas a serem usadas em simulações
envolvendo tumores (difere da T2 por ter uma grade na frente da paciente), lateral
interna da mama direita (LIMD), lateral interna da mama esquerda (LIME), lateral
externa da mama direita (LEMD), lateral externa da mama esquerda (LEME). Nas
imagens laterais, uma das pessoas do grupo técnico é orientada pelo operador da câmera
para girar o aparato com a paciente até obter uma melhor posição para aquisição das
imagens laterais, focando o perfil das mesmas.
Na segunda série, a câmera é posicionada mais próxima da paciente, e são
obtidas novas imagens com uma distância menor. Algumas vezes são realizadas
imagens extras de algumas das posições citadas.
Para esse trabalho só foram analisadas imagens do tipo T2, tanto da primeira
quanto da segunda série. Algumas imagens T2 extras também foram utilizadas. As
imagens T2 de uma paciente podem ser vistas na Figura 10.
Figura 10 - Imagens T2 da primeira série e da segunda série
51
No HC, foram obtidas as imagens que foram utilizadas para o grupo de treino na
metodologia proposta por Araújo (2014). Para a análise feita no presente trabalho foi
necessário acrescentar imagens de pacientes consideradas normais mediante análise
médica. Esse acréscimo foi necessário pelo fato de o número de imagens normais
apresentadas no grupo de treino ser bem inferior ao número de imagens das outras
classes apresentadas (cisto, maligno e benigno). Todas as imagens utilizadas no grupo
de treino tiveram diagnóstico fechado e foram divididas em quatro classes: Maligno,
Benigno, Cisto e Normal. A Classe Maligno compreende todos os casos de câncer de
mama, comprovados por biópsia. A Classe Benigno refere-se aos casos de tumores com
benignidade, também comprovada por biópsia. A Classe Cisto inclui os casos com este
diagnóstico comprovado por punção aspirativa com agulha fina (PAAF) ou
ultrassonografia. Na Classe Normal estão todos os indivíduos que tiveram ECM sem
alteração suspeita, e resultados dos exames de mamografia e ultrassonografia
classificados como BI-RADS 1 (sem achados).
3.2 SEGMENTAÇÃO UTILIZADA
As imagens termográficas foram analisadas através do software proprietário da
FLIR, ThermaCAM QuickReport, onde são ajustadas as informações de temperatura
atmosférica, umidade relativa, distâncias medidas durante o ato da aquisição das
imagens. Das imagens é possível extrair a matriz de temperatura da imagem através do
software FLIR QuickReport e que pode ser observada na Figura 11.
As metodologias de segmentação utilizadas nesse trabalho foram desenvolvidas
por Araújo (2014), Queiroz (2014) e Dourado Neto (2014). A escolha da segmentação
manual por Araújo (2014) ocorreu pelo fato de serem observados erros de segmentação
a partir do uso de ferramentas automáticas em Motta (2010). Araújo (2014) justificou
que esses erros ocorrem muitas vezes pelas mamas apresentarem uma assimetria natural
e também por causa das variações anatômicas do corpo humano que podem ser
observadas de indivíduo para indivíduo. Queiroz (2014) desenvolveu sua segmentação
de forma que fosse possível adquirir a região da mama da maneira mais completa
possível e Dourado Neto (2014) desenvolveu um método automático, para uma maior
praticidade na segmentação.
52
Figura 11 - Matriz de temperaturas obtida do QuickReport
Figura 12 - Tela inicial do FLIR QuickReport 1.2 SP2 onde são ajustadas as imagens.
Uma vez extraídas as matrizes de temperatura, nas quais cada elemento
representa a temperatura de um determinado pixel da imagem original. Essas matrizes
possuem um tamanho de 320×240pixels. Esse arquivo é nomeado e salvo no formato
csv, como por exemplo, IR_6200.csv, onde o valor numérico representa o número da
53
imagem e o csv o tipo de arquivo. Posteriormente, esse arquivo é exportado para o
Matlab, onde é feita a segmentação das duas mamas das pacientes como mostra a Figura
13.
Figura 13 - Representação da segmentação das mamas de duas pacientes seguindo a
metodologia usada por Araújo (2014).
Fonte: Araújo (2014)
Os passos para a segmentação da mama na imagem abordados por Araújo
(2014) são descritos em detalhes abaixo:
1) Efetuar a exportação para o Matlab da matriz de temperaturas T, obtida a partir
da imagem térmica. Em seguida, é feita uma associação de valores numéricos da matriz
com uma escala de cor fixa, através da função imagesc( ). E então, é chamada uma nova
imagem.
2) Para selecionar a região de interesse da mama, uma área em forma de elipse é
criada. Na maioria das vezes é necessário realizar rotações da imagem das mamas para
que dessa maneira obtenha-se o ajuste mais preciso entre a área da mama e a área da
elipse, sendo feitas uma vez para cada mama. Para isso, tem-se uma função associada ao
botão scroll do mouse para rotação da imagem.
3) Em seguida, a área elíptica é selecionada, sendo utilizada para se representar
cada mama.
4) Com a seleção da área das mamas sobre a imagem é criada uma máscara. Esta,
por sua vez, é rotacionada de volta para a posição original, o que permite a extração da
área de seleção a partir da interseção da máscara sobre a imagem original.
54
Figura 14 - a) Imagem vista a princípio com Matlab; b) Imagem rotacionada para
seleção da mama
Fonte: Adaptado de Araújo (2014)
Figura 15 - Máscara criada a partir da Figura 14a. a) Máscara original; b) Máscara
rotacionada.
Fonte: Adaptado de Araújo (2014)
Figura 16 - Imagem das mamas segmentadas. a) Mama direita; b) Mama esquerda
Fonte: Adaptado de Araújo (2014)
A outra abordagem de segmentação que foi utilizada, pode ser encontrada em
Queiroz (2014).
Para um melhor entendimento da técnica, segue uma sequência onde são
descritas as etapas de segmentação das mamas por essa abordagem.
1)
Assim como em Araújo (2014) a matriz de temperatura é obtida do termograma
com a utilização do software FLIR Quick Report, sendo processada no Matlab;
2)
São selecionadas as mamas e os pontos de controle, estes correspondentes ao
contorno da região de interesse;
55
3)
A curva de interpolação por spline linear é criada com os pontos de controle
anteriormente selecionados, definindo então a máscara.
4)
Com a geração dessa máscara se obtém a matriz correspondente a região
selecionada;
5)
Por fim, através da segmentação são obtidas duas matrizes de temperatura, uma
para mama direita (MD) e outra para mama esquerda (ME).
A Figura 17 apresenta as etapas descritas anteriormente para a segmentação
desenvolvida por Queiroz (2014).
Figura 17 - Etapas da segmentação desenvolvida por Queiroz (2014)
A
B
C
D
E
F
Fonte: Queiroz (2014)
56
Também foi realizada uma adaptação da segmentação desenvolvida por Dourado
Neto (2014) a fim de que as características extraídas a partir dessa segmentação fossem
as mesmas utilizadas por Araújo (2014) e Queiroz (2014). A estratégia de corte da
imagem foi mantida e pode ser encontrada na revisão bibliográfica, na seção de
segmentação. Essa adaptação consiste em multiplicar a matriz originada a partir da
segmentação realizada por Dourado Neto (2014) pela matriz da imagem colorida
original. A imagem em escala de cinza é representada por uma matriz composta pelos
algarismos zero e um, o zero representando a parte que não é de interesse e o algarismo
um, a parte de interesse que foi adquirida a partir da segmentação. Sendo assim a matriz
correspondente à imagem original terá a mesma segmentação da imagem em escala de
cinza quando realizada essa multiplicação. No entanto, diferentemente de Dourado
(2014), as mamas foram separadas após a segmentação, obtendo dessa forma uma
imagem para mama direita e outra imagem para mama esquerda.
Figura 18 - Segmentação com estratégia de corte de Dourado Neto (2014)
pixels
pixels
A segmentação é realizada para que, a partir dela, seja possível extrair
características relevantes ao processo de classificação. Araújo (2014) desenvolveu um
processamento morfológico para que fosse possível a extração de algumas
características adicionais para o processo de classificação.
57
Para os três tipos de segmentação são extraídas características obtidas das
matrizes MD e ME (matrizes da mama direita e da mama esquerda, respectivamente)
originadas da segmentação das imagens termográficas originais. A partir dessas duas
matrizes é aplicado um processo morfológico sobre as matrizes das imagens
segmentadas MD e ME com a intenção de obterem-se informações referentes ao
aumento de temperatura local, sendo entendido também como a altura dos máximos
locais de temperatura com relação à temperatura da sua vizinhança. Tang et al. (2008,
in: Araújo, 2014) chamou esse pico de temperatura de incremento localizado de
temperatura (ILT) na região mamária, sendo calculado por Araújo (2014) em toda a área
da mama. A partir desse processamento morfológico sobre as matrizes ME e MD são
obtidas duas matrizes independentes, as matrizes morfológicas, MME e MMD que irão
conter a informação ILT para a mama esquerda e para a mama direita.
A Figura 19 apresenta as variáveis de entrada extraídas das matrizes MD, ME,
MME e MMD, a partir da segmentação das mamas, e que são utilizadas como dados de
entrada para o classificador.
Figura 19 - Representação da extração de características para classificação
58
Com os dados de entrada adquiridos a partir do processo de segmentação foi
criado um vetor de características, composto por variáveis simbólicas de natureza
intervalar. Cada matriz de entrada dá origem a uma variável intervalar, gerando um
vetor de característica intervalar de quatro dimensões.
Em seguida, os intervalos são separados em suas componentes de centro e raio,
gerando dois novos vetores contínuos de quatro dimensões. Estes são transformados
para um novo espaço bidimensional de características a partir do critério de Fisher, onde
as projeções das observações individuais podem ser mais facilmente separadas. São
originados com essa etapa dois vetores bidimensionais, uma para os centros e outro para
os raios, sendo então, posteriormente realocados para se obter um novo vetor intervalar
que representará a projeção dos intervalos originais em um espaço de características
alternativo. Uma descrição mais detalhada sobre essas etapas pode ser encontrada em
Araújo (2014).
A Figura 20 representa por várias ópticas, os resultados da operação morfológica
processada por cada elemento da região segmentada com splines.
Figura 20 - Processo morfológico para extração de características da mama com a
segmentação por splines. a) Representação da mama em 2D; b) Representação da mama
em 3D; c) Representação da mama em 3D com borda reduzida em 5%; d)
Representação da mama em curvas de níveis de temperatura.
Fonte: Queiroz (2014)
59
Na Figura 21, pode-se observar o processamento morfológico a segmentação
das mamas obtida por elipses.
Figura 21 - Processamento morfológico obtido a partir da segmentação da imagem
térmica
3.3 CLASSIFICADORES UTILIZADOS
A classificação está associada à triagem de objetos em classes distintas,
correspondendo muitas vezes à etapa final de um processo de análise de imagens.
Dividem-se as técnicas de classificação em técnicas estatísticas, técnicas
estruturais e técnicas de aprendizagem de máquina. As técnicas estatísticas são
utilizadas quando as informações disponíveis para tomar uma decisão são imprecisas e
os processos de decisão são de natureza estatística. As técnicas estruturais são utilizadas
quando as informações fundamentais são fornecidas pela estrutura do objeto. Há ainda
as técnicas de aprendizagem de máquina, tais como redes neurais e algoritmos
genéticos, que se utilizam das duas abordagens anteriores. O método de classificação
usado nesta dissertação foi o supervisionado.
Neste trabalho, foram utilizados os mesmos classificadores usados por Araújo
(2014), com excessão do classificador Janela de Parzen, que não apresentou bons
resultados no trabalho citado anteriormente. Esses classificadores foram: classificador
60
discriminante linear e classificadores de distância mínima, nos quais as distâncias
avaliadas foram a distância Euclidiana, a distância de Mahalanobis e a distância de
City-Block. A seguir apresenta-se uma descrição dos classificadores citados.
3.3.1
Classificador Discriminante Linear
A análise discriminante é utilizada para discriminar e classificar objetos, sendo
uma técnica estatística multivariada que estuda a separação de objetos de uma
população em duas ou mais classes.
O problema de classificação consiste em alocar uma observação individual em
uma das C possíveis classes
, i = 1,..., C, divididas em C regiões distintas no espaço
de entrada (espaço de características).
Para a utilização desse classificador deve-se supor que os dados seguem uma
distribuição normal multivariada. Devido a essa suposição inicial, Araújo (2014)
avaliou a normalidade dos dados de entrada aplicando o teste multivariado de HenzeZirkler ao conjunto de dados de treino, sendo esse teste repetido n vezes, para cada
grupo de treino gerado pelo critério de validação leave-one-out. O teste de normalidade
de Henze-Zirkler avalia a hipótese nula de que o conjunto de dados apresenta uma
distribuição normal multivariada, contra a hipótese alternativa de que ele não apresenta
uma distribuição normal.
Um classificador discriminante baseia-se em um conjunto de funções
discriminantes
para a classe
, i = 1,..., C, uma para cada classe, e atribui um vetor de entrada x
se
>
,
j ≠ i, ou seja, o classificador computa C funções
discriminantes e atribui o objeto desconhecido x à categoria correspondente ao maior
valor discriminante encontrado.
A classificação é conseguida a partir da associação de um padrão individual a
uma determinada classe, onde a probabilidade
é máxima.
Pelo Teorema de Bayes, segue que:
61
(3.1)
Aplicando logaritmo natural, temos que:
(3.2)
e fazendo
=
e supondo que
é o mesmo para todo x, temos:
(3.3)
Onde x representa o objeto desconhecido,
corresponde à i-ésima classe e
depende da distribuição considerada para os dados.
De acordo com Duda et al., (2001, in: Araújo (2014)), a Equação (3.3), pode ser
avaliada, se as densidades
são multivariadas, ou seja, se
~N( ,
),
podendo ser definida como:
=
onde p é o número de variáveis,
(3.4)
é a matriz de covariância da i-ésima classe e
éa
média da i-ésima classe. Logo,
(3.5)
assim,
(3.6)
que rearranjando, temos:
(3.7)
62
Considerando-se que
= ∑, ou seja, fazendo-se a troca de uma matriz de
covariância individual de cada classe por uma matriz de covariância comum, esta última
podendo ser definida em função das matrizes individuais
como:
(3.8)
Como p e ∑ são constantes para cada classe considerada, pode-se escrever:
(3.9)
o padrão x é alocado para a classe
se
(3.10)
3.3.2
Classificador de Distância Mínima
Com a intenção de alocar novos indivíduos em uma das classes anteriormente
definidas, a função de proximidade se torna um importante instrumento e é usado em
técnicas de classificação supervisionada. Essas funções são índices de similaridade e de
dissimilaridade, retratando diferentes graus de semelhança ou de diferença entre duas
observações (ARAÚJO, 2014).
Esse tipo de classificador atribui um padrão desconhecido x para a classe
baseando-se na minimização de uma distância entre o padrão x e um protótipo ui de
uma classe. Esse método é vantajoso por não depender da distribuição dos dados, sendo
dependente apenas dos elementos de treino. A classe
é representada pelo protótipo ui
que consiste no vetor de médias de seus elementos, definido na equação abaixo.
(3.11)
63
Neste trabalho foram usadas as distâncias Euclidiana, distância de Mahalanobis
e a distância de City-Block para avaliação do classificador de distância mínima. A
distância Euclidiana pode ser definida como:
(3.12)
A distância de Mahalanobis, é definida como:
(3.13)
onde
corresponde à matriz de covariâncias para a classe ωi.
A terceira distância utilizada foi a distância City-Block, que é definida como:
(3.14)
Para cada distância, o padrão x é atribuído para a classe ωj se
)=
(3.15)
ou seja, x é atribuído à classe para a qual a distância é a mínima entre x e o protótipo da
referida classe.
3.4 CARACTERÍSTICAS DAS ETAPAS DE ESTUDO
O grupo de treino foi composto por quatro classes de tamanhos aproximados.
Todas as pacientes deste grupo são pacientes do Ambulatório de Mastologia do HC/
UFPE. Foram 29 amostras de malignidade, 30 amostras referentes a cistos, 32 amostras
de casos benignos e 55 amostras de casos normais. Já o grupo de teste foi composto por
24 amostras de normalidade, 2 amostras de cisto e 3 amostras de casos benignos. Todas
as imagens termográficas das mamas das pacientes do grupo de teste foram obtidas em
ambiente com condições térmicas desfavoráveis, ou seja, onde não houve a utilização de
protocolos para aquisição das mesmas.
As variáveis de entrada para o processo de classificação são as diferenças de
temperaturas das mamas esquerda e direita, estas sendo extraídas das matrizes ME e
64
MD obtidas com a segmentação da imagem termográfica. Outras variáveis extraídas são
as diferenças dos valores máximos das temperaturas presentes nas matrizes MME e MMD.
Estas matrizes foram originadas pelo processamento morfológico aplicado sobre as duas
matrizes anteriores.
Nesta dissertação foram realizadas duas análises para a classificação, além do
tratamento de dois casos especiais. A primeira análise baseia-se na classificação em
duas classes: Classe Câncer e Classe Não-Câncer, e é bastante abordada na literatura. A
segunda análise foi feita com a classificação dos casos em quatro tipos de classe: Classe
Cisto, Classe Maligno, Classe Benigno e Classe Normal.
Esse trabalho levou em conta duas abordagens com relação à aquisição das
imagens termográficas. A primeira, que se dá através das imagens adquiridas no
HC/UFPE e a segunda, com respeito às imagens que foram adquiridas no Assentamento
Veneza e na Cidade de Chã de Alegria.
Com relação à aquisição do primeiro grupo de imagens, ela foi realizada com a
utilização do aparato mecânico e com o protocolo desenvolvido por Oliveira (2012), o
que minimiza os erros associados à aquisição e à medição. A maioria das imagens foi
utilizada em Araújo (2014) no desenvolvimento de seu estudo. Como o mesmo não
utilizou imagens da Classe Normal foi necessário acrescentar algumas imagens desse
tipo. Pacientes que são atendidas no HC, no Setor de Mastologia, geralmente vão
encaminhadas ao serviço por apresentarem alguma anormalidade, observada por médico
de outra especialidade. Desta forma, existe uma dificuldade em encontrar pacientes
classificadas como da Classe Normal neste grupo de pacientes. Por este motivo, as
imagens das pacientes da Classe Normal acrescentadas foram, em sua maioria, as
imagens das pacientes do Assentamento que foram diagnosticadas normais, após terem
sido examinadas pelo mastologista e terem novas imagens adquiridas no HC.
A aquisição do segundo grupo de imagens ocorreu no Assentamento Veneza e
na Cidade de Chã de Alegria, em ambientes não-refrigerados. Não houve a utilização do
aparato mecânico, o que dificultou a aquisição das imagens, pois o membro da equipe
responsável por esse trabalho precisou movimentar-se e abaixar-se para capturar as
imagens nos diferentes ângulos necessários. Eliminou-se assim a padronização existente
no hospital. As distâncias foram medidas com possíveis erros associados, assim como a
temperatura e a umidade. As pacientes locais foram bastante receptivas e interessadas
65
no exame, apesar de se mostrarem envergonhadas com a presença dos participantes
masculinos da equipe, fato determinante para que eles ficassem apenas com o trabalho
de anotação das informações na planilha. Em ambas as comunidades, a receptividade
das pessoas líderes, responsáveis por nos receber foi muito boa, o que facilitou o
trabalho. As imagens adquiridas nesses dois locais compuseram o grupo de teste. Na sua
maior parte, este grupo é composto por imagens de pacientes normais. Isto pode ser
justificado pelo fato de que em uma amostra real da população, a maioria das mulheres
não apresentam anormalidades na mama, apesar de que, esse tipo de câncer ser um dos
que mais ocorrem em mulheres.
Houve muitas dificuldades para aquisição das imagens do grupo de treino,
inerentes ao deslocamento da equipe para as localidades acima citadas. Entre elas é
possível citar os períodos chuvosos, quando a ida da equipe para os locais ficava
comprometida pela precariedade das pistas de acesso. Além disso, durante o
desenvolvimento desta dissertação, houve duas greves dos servidores técnicos federais,
que tiveram longa duração: dois meses e três meses e meio, o que impossibilitou a vinda
de pacientes dessas localidades para realização do cadastro e atendimento médico no
HC/UFPE. Outra dificuldade foi pouca frequência nos dias aos quais as pacientes
deveriam vir para o HC, possivelmente pelo fato do transporte que as traziam sair
durante a madrugada, por volta das 3h da manhã, das suas respectivas cidades.
Esses fatores tem influência determinante no tamanho da amostra que compõem
o grupo de teste.
Podemos sintetizar o que foi feito no presente trabalho na figura a seguir:
66
Figura 22 - Etapas do trabalho
Na Figura 23 estão dispostos os dados referentes às Classes Maligno, Benigno e
Cisto.
Figura 23 - Representação de três classes
Na Figura 24 a classe normal foi acrescentada à Figura 23. Pode-se observar que
há uma grande sobreposição de dados da classe normal sobre os dados das outras
67
classes, ou seja, existe uma maior variabilidade da Classe Normal, enquanto as Classes
Maligno, Benigno e Cisto apresentam-se mais agrupadas.
Figura 24 - Representação das quatro classes
Visando minimizar os efeitos dessa grande variabilidade da classe normal sobre
os classificadores de Distância Mínima, utilizaram-se distâncias ponderadas pela
máxima variância da classe (ROCHA & SOUSA, 2007). Dessa forma, um indivíduo
desconhecido que está à mesma distância de várias classes, quando projetado no espaço
de características, é alocado àquela classe cuja variância é máxima. Em Rocha & Sousa
(2007) pode-se observar que essa grande variância de uma determinada classe torna a
classificação menos robusta, e que é necessário contornar esse problema. Sendo assim,
ponderam-se as distâncias pela variância da classe, minimizando dessa forma possíveis
erros.
68
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Neste capítulo apresentam-se os resultados obtidos no presente trabalho. Com
esses resultados, tenta-se investigar se a termografia pode ser utilizada como exame de
triagem de câncer de mama, em lugares com poucos recursos médicos.
Aqui também foram analisados alguns casos especiais: imagens obtidas de
mulheres voluntárias que supostamente têm mamas normais, mas que relataram que
amamentavam seus filhos em apenas uma delas; e também foi feita a análise de uma
paciente que havia feito cirurgia há mais de cinco anos em uma mama, mas que
apresentava um fibroadenoma, na outra.
As imagens foram classificadas usando a metodologia desenvolvida por Araújo
(2014). Para tal foram usados três tipos de segmentação da mama nas imagens. A
primeira está descrita em Araújo (2014), na qual as mamas foram selecionadas através
de elipses. A segunda, apresentada por Queiroz (2014), na qual as mamas foram
selecionadas através de splines. A terceira forma de segmentação, automática, foi
desenvolvida por Dourado Neto (2014), sendo adaptada para seleção da mama em
imagem colorida.
Foram utilizados os classificadores Discriminante Linear e de Distância Mínima
para obtenção dos resultados, apresentados seguir.
4.1 ANÁLISE DA CLASSIFICAÇÃO DE DUAS CLASSES PARA
TRÊS SEGMENTAÇÕES DISTINTAS
Muitos autores, tais como Kappor et al. (2012), Francis et al. (2014), Acharya et
al. (2014) e Dourado-Neto (2014), têm feito trabalhos de classificação binária, ou seja,
trabalhos onde a classificação é feita apenas para duas classes: Câncer e Não-Câncer.
Tendo por base esses estudos, procurou-se também fazer uma abordagem com apenas
duas classes para a amostra tratada nesta dissertação.
A análise binária realizada divide as classes existentes entre Classe Câncer e
Classe Não-Câncer. Neste caso, imagens cuja classificação inicial foi Benigno, Cisto ou
Normal pertencerão a Classe Não-Câncer. A Classe Câncer será composta pelas
69
imagens com classificação Maligno. Vale salientar que o grupo de teste usado no
trabalho é constituído neste caso apenas com imagens da Classe Não-Câncer. Ou seja,
para que um classificador tenha um bom resultado, ele deverá classificar o maior
número de imagens como Não-Câncer. Na Tabela 5, 6 e 7, a seguir, encontram-se os
resultados para classificação binária utilizando as três segmentações.
Tabela 5 - Classificação em duas classes com a segmentação por elipses
Discriminante
Distância
Distância
Distância
linear
Mahalanobis
Euclidiana
City Block
Acertos
27
12
17
22
Erros
2
17
12
7
Acertos em %
93,1%
41,37%
58,62%
75,86%
Tabela 6 - Classificação em duas classes com a segmentação por splines
Discriminante
Distância
Distância
Distância
linear
Mahalanobis
Euclidiana
City Block
Acertos
27
10
13
13
Erros
2
19
16
16
Acertos em %
93,1%
34,48%
44,82%
44,82%
Tabela 7- Classificação em duas classes com a segmentação automática
Discriminante
Distância
Distância
Distância
linear
Mahalanobis
Euclidiana
City Block
Acertos
23
9
9
7
Erros
6
20
20
22
Acertos em %
79,31%
31,03%
31,03%
24,14%
70
Figura 25 - Representação gráfica da comparação do número de acertos dos
classificadores com as três segmentações e considerando duas classes (Câncer; Não Câncer).
Observa-se que para o classificador Discriminante Linear, o mesmo resultado foi
obtido para segmentação por elipses e splines, tendo a segmentação automática um
resultado inferior na porcentagem de acertos. Com respeito aos classificadores de
distância Mínima, a segmentação automática apresentou os piores resultados, indicando
uma maior precisão das outras duas segmentações.
Com relação à análise em duas variáveis (Câncer e Não-Câncer), a minimização
da influência da variabilidade da Classe Normal apresentou os resultados exibidos na
Tabela 8, na Tabela 9 e na Tabela 10. A Tabela 8 exibe os resultados obtidos a partir
dessa análise utilizando a segmentação por elipses, a Tabela 9 traz os resultados
referentes à segmentação por splines e a Tabela 10 mostra os resultados obtidos a partir
da segmentação automática.
71
Tabela 8 - Análise em duas variáveis com minimização da influência da variabilidade
da Classe Normal e segmentação por elipses
Discriminante
Distância
Distância
Distância City
linear
Mahalanobis
Euclidiana
Block
Acertos
29
25
26
22
Erros
0
4
3
7
Acertos em %
100%
86,2%
89,65%
75,86%
Tabela 9 - Análise em duas variáveis com minimização da influência da variabilidade
da Classe Normal e segmentação por splines
Discriminante
Distância
Distância
Distância City
linear
Mahalanobis
Euclidiana
Block
Acertos
29
25
27
20
Erros
0
4
2
9
Acertos em %
100%
86,2%
93,1%
68,99%
Tabela 10 - Análise em duas variáveis com minimização da influência da variabilidade
da Classe Normal e segmentação automática
Discriminante
Distância
Distancia
Distância City
linear
Mahalanobis
Euclidiana
Block
Acertos
29
16
21
8
Erros
0
13
8
21
Acertos em %
100%
55,17%
72,41%
27,59%
Na Figura 26 é possível observar a comparação dos resultados obtidos com as
três segmentações.
72
Figura 26 - Gráfico comparativo da porcentagem de acertos de cada classificador com
as três segmentações, levando em conta a minimização dos efeitos da variabilidade da
classe normal e avaliando em nível de duas classes (Câncer; Não - Câncer).
Pode-se observar que para o classificador Discriminante Linear o total de acertos
(100%) foi o mesmo com os três tipos de segmentação. Para todos os outros
segmentadores a segmentação automática obteve os piores resultados.
4.2 ANÁLISE DA CLASSIFICAÇÃO DE QUATRO CLASSES
COM
A
UTILIZAÇÃO
DE
TRÊS
SEGMENTAÇÕES
DISTINTAS
Nesta seção são apresentados os resultados obtidos a partir da classificação do
grupo de teste em quatro classes distintas, sendo elas a Classe Normal, Classe Cisto,
Classe Benigno e a Classe Maligno.
Na Tabela 11 estão apresentados os resultados com a utilização da segmentação
por elipses.
73
Tabela 11 - Resultados dos quatro classificadores para segmentação por elipses
Discriminante
Distância
Distância
Distância
linear
Mahalanobis
Euclidiana
City Block
Acertos
22
4
4
4
Erros
7
25
25
25
Acertos em %
75,86%
13,79%
13,79%
13,79%
Na Tabela 11 pode-se observar que o classificador Discriminante Linear obteve
uma taxa de acertos bem superior em comparação aos demais classificadores, com a
segmentação realizada por elipses.
A Tabela 12 e a Tabela 13 fornecem os resultados obtidos com os quatro tipos
de classificadores para a segmentação por splines e automática, respectivamente.
Tabela 12 - Resultados dos quatro classificadores para segmentação por splines
Discriminante
Distância
Distância
Distância
linear
Mahalanobis
Euclidiana
City Block
Acertos
22
6
5
2
Erros
7
23
24
27
Acertos em %
75,86%
20,69%
17,24%
6,9%
Tabela 13 - Resultados dos quatro classificadores para segmentação automática
Discriminante
Distância
Distância
Distância
linear
Mahalanobis
Euclidiana
City Block
Acertos
18
7
6
1
Erros
11
22
23
28
Acertos em %
62,07%
24,14%
20,69%
3,45%
.
74
Figura 27 - Representação gráfica da comparação das porcentagens de acertos para cada
classificador em cada uma das segmentações
Nota-se, que não houve diferença significativa nos resultados obtidos com as
formas de segmentar por elipses e splines quando se considera o discriminante linear.
Em um estudo comparativo realizado (QUEIROZ et al, 2014) foi observado que, apesar
da segmentação por splines ser considerada mais segura pelo fato de se escolherem os
pontos manualmente, não houve diferença significativa entre essas duas abordagens de
segmentação.
Observando-se a Tabela 11, a Tabela 12 e a Tabela 13, percebe-se que os
classificadores de Distância Mínima (Distância Mahalanobis, Distância Euclidiana e
Distância City Block) apresentaram um baixo desempenho. Isto ocorre devido à grande
variabilidade observada para a classe de pacientes normais, somado ao fato de que esses
tipos de classificadores ignoram a distribuição dos dados (SOUTH et al., 2004 in:
CATTANI et al., 2013); (ROCHA & SOUSA, 2007).
75
Aplicando-se o conceito de minimização da variabilidade da Classe Normal,
obtiveram-se os resultados para os classificadores e as três segmentações abordadas,
representados na Tabela 14, na Tabela 15 e na Tabela 16.
Tabela 14 - Resultado dos classificadores com segmentação por elipses e com a
minimização dos efeitos da variabilidade da Classe Normal
Discriminante
Distância
Distancia
Distância
linear
Mahalanobis
Euclidiana
City Block
Acertos
24
20
21
13
Erros
5
9
8
16
Acertos em %
82,76%
68,97%
72,41%
44,83%
Tabela 15 - Resultado dos classificadores com segmentação por splines com a
minimização dos efeitos da variabilidade da Classe Normal
Discriminante
Distância
Distancia
Distância City
linear
Mahalanobis
Euclidiana
Block
Acertos
24
20
22
15
Erros
5
9
7
14
Acertos em %
82,76%
68,97%
75,86%
51,72%
Tabela 16 - Resultado dos classificadores com segmentação automática e com
minimização dos efeitos da variabilidade da Classe Normal
Discriminante
Distância
Distancia
Distância City
linear
Mahalanobis
Euclidiana
Block
Acertos
24
13
17
4
Erros
5
16
12
25
Acertos em %
82,76%
44,83%
58,62%
13,79%
Comparando-se as Tabela 11, 12 e 13, respectivamente, com as Tabela 14,
Tabela 15 e 16 é perceptível que, com a minimização dos efeitos da variabilidade da
76
Classe Normal, houve uma melhora significativa dos resultados de classificação de
todos os classificadores utilizados.
Figura 28 - Representação gráfica da comparação da porcentagem de acertos dos
classificadores para as três segmentações com a minimização dos efeitos da
variabilidade da Classe Normal
4.3 CLASSIFICAÇÃO DE CASOS ESPECIAIS COM TRÊS
SEGMENTAÇÕES DISTINTAS
4.3.1
Caso 1 – Imagens de pacientes voluntárias amamentando em uma única
mama
Sabe-se que a presença de um tumor maligno acarreta um aumento de
temperatura da mama, maior que a existente para outra anormalidade mamária. A
amamentação também afeta a temperatura das mamas, isto faz com que exista um
desequilíbrio na simetria existente em mamas sem que haja, necessariamente, algum
tipo de patologia.
77
Imagens de pacientes do Assentamento Veneza que declararam que estar
amamentando, em apenas uma das mamas, apresentaram uma característica bastante
interessante. A mama na qual a criança mamava tinha uma temperatura superior à outra.
Tendo como base esse princípio, esses casos foram investigados de forma
separada, no intuito de não induzir o classificador ao erro ou acrescentando um falso
positivo.
Na Figura 29 percebe-se visivelmente essa diferença de temperatura entre as
mamas.
Figura 29 - Exemplo de imagem termográfica de paciente em fase de amamentação
onde apenas uma das mamas é utilizada na amamentação.
Neste caso, foram realizados testes de classificação com os três tipos de
segmentação e apenas com duas classes: Câncer e Não-Câncer. Foram quatro imagens
analisadas. Os resultados estão representados na Tabela 17 e 19.
Tabela 17 - Resultados dos classificadores em duas classes para este caso com
segmentação por elipses
Discriminante
Distância
Distância
Distância
linear
Mahalanobis
Euclidiana
City Block
Acertos
2
1
1
1
Erros
2
3
3
3
Acertos em %
50%
25%
25%
25%
78
O classificador Discriminante Linear classificou duas imagens como sendo da
Classe Não-Câncer e outras duas como sendo da Classe Câncer. O classificador com
Distância Mahalanobis, Euclidiana e City Block atribuíram três imagens à Classe
Câncer. Neste caso, mesmo errando, os classificadores de distâncias Mahalanobis,
Euclidiana e City Block mostraram a classificação esperada.
Na Tabela 18 é possível ver a classificação atribuída para cada imagem.
Devemos considerar as representações: Nc - Classe-Não Câncer e Ca – Classe
Câncer.
Tabela 18 - Classificação para cada imagem segmentada por elipses
Diagnóstico Real
Nc
Nc
Nc
Nc
Discriminante Linear
Nc
Ca
Ca
Nc
Distância Mahalanobis
Ca
Ca
Ca
Nc
Distância Euclidiana
Ca
Ca
Ca
Nc
Distância City Block
Ca
Ca
Ca
Nc
Nc - Classe Não-Câncer; Ca – Classe Câncer
Tabela 19 - Resultados dos classificadores em duas classes para este caso com a
segmentação por splines.
Discriminante
Distância
Distancia
Distância
linear
Mahalanobis
Euclidiana
City Block
Acertos
1
1
1
1
Erros
3
3
3
3
Acertos em %
25%
25%
25%
25%
Neste caso, todos os classificadores erraram na maioria das imagens pelo fato de
a mama ser normal, apesar dessa grande diferença de temperatura apresentada, devida à
amamentação. Todos eles classificaram a maioria das imagens como câncer, o que era
um resultado esperado.
79
Os exemplos apresentados são uma demonstração de que determinadas pacientes
com situações como as da amamentação, não devem ser incluídas na amostra de estudo
já que conduzem a resultados falso-positivos.
Tabela 20 - Representação da classificação das imagens com segmentação por splines
Diagnóstico Real
Nc
Nc
Nc
Nc
Discriminante Linear
Ca
Ca
Ca
Nc
Distância Mahalanobis
Ca
Ca
Ca
Nc
Distância Euclidiana
Ca
Ca
Ca
Nc
Distância City Block
Ca
Ca
Ca
Nc
Nc - Classe Não-Câncer; Ca – Classe Câncer
Na Tabela 21 são apresentados os resultados dos classificadores com a utilização
da segmentação automática.
Tabela 21 – Resultados para os classificadores com relação a duas classes e com a
utilização da segmentação automática
Discriminante
Distância
Distancia
Distância
linear
Mahalanobis
Euclidiana
City Block
Acertos
2
2
2
3
Erros
2
2
2
1
Acertos em %
50%
50%
50%
75%
A Tabela 22 mostra a representação da classe à qual a imagem foi atribuída.
80
Tabela 22 - Representação da classificação das imagens com segmentação automática
Diagnóstico Real
Nc
Nc
Nc
Nc
Discriminante Linear
Nc
Ca
Ca
Nc
Distância Mahalanobis
Nc
Ca
Ca
Nc
Distância Euclidiana
Nc
Ca
Ca
Nc
Distância City Block
Nc
Nc
Ca
Nc
Nc - Classe Não-Câncer; Ca – Classe Câncer
Nota-se, de maneira geral, que a segmentação automática obteve um maior
número de acertos em comparação com as outras segmentações.
Percebe-se também que em uma análise binária onde as duas classes analisadas
fossem ―Presença de patologia‖ e ―Ausência de patologia‖, representando
respectivamente a união das classes Cisto, Câncer e Benigno e a outra a classe Normal,
o número de erros seria bem maior. Os classificadores indicaram, na maioria das vezes,
anormalidades para essas imagens, pois todos os distúrbios mamários apresentam uma
alteração de temperatura.
4.3.2
Caso 2 – Paciente voluntária com cirurgia realizada em uma das mamas
Neste caso serão analisadas três imagens de uma paciente voluntária que
realizou uma cirurgia na mama esquerda há mais de cinco anos. Este fato gerou a
retirada de parte da mama esquerda onde havia um fibroadenoma. Posteriormente,
encontrou-se um achado benigno na outra mama. Sendo assim, é de se esperar que os
classificadores errem no diagnóstico por causa da diferença de temperatura visível entre
as duas mamas. A análise será feita em relação a duas classes (Câncer; Não-Câncer).
Na Figura 30 é vista uma das imagens das mamas dessa paciente.
81
Figura 30 - Imagem frontal (T2) da paciente que passou por cirurgia na mama
esquerda
Na Figura 31 apresenta-se a segmentação de uma das imagens por elipses e na
Figura 32 observa-se a segmentação por splines.
Figura 31 - Segmentação por elipses das mamas da paciente
pixels
pixels
°C
pixels
pixels
Figura 32 - Segmentação por splines das mamas da paciente
pixels
pixels
°C
pixels
pixels
82
Na Tabela 23 observam-se os resultados obtidos para a respectiva paciente,
com a segmentação por elipses.
Tabela 23 - Resultados dos classificadores com a segmentação por elipses
Discriminante
Distância
Distância
Distância
Linear
Mahalanobis
Euclidiana
Block
Acertos
3
3
3
3
Erros
0
0
0
0
% Acertos
100%
100%
100%
100%
City
Na Tabela 24 apresentam-se as classificações para cada imagem da paciente.
Tabela 24 - Resultados dos classificadores para cada imagem da paciente segmentada
por elipses
Diagnóstico pretendido
Nc
Nc
Nc
Discriminante Linear
Nc
Nc
Nc
Distância Mahalanobis
Nc
Nc
Nc
Distância Euclidiana
Nc
Nc
Nc
Distância City Block
Nc
Nc
Nc
Nc - Classe Não-Câncer; Ca - Classe Câncer
Na Tabela 25 são apresentados os resultados obtidos com a segmentação por
splines.
Tabela 25 - Resultados dos classificadores com a segmentação por splines
Discriminante
Distância
Distância
Distância
Linear
Mahalanobis
Euclidiana
Block
Acertos
3
3
3
2
Erros
0
0
0
1
% Acertos
100%
100%
100%
66,66%
City
83
Na Tabela 26 apresentam-se os resultados obtidos para cada imagem.
Tabela 26 - Resultados dos classificadores para cada imagem com a segmentação
splines
Diagnóstico pretendido
Nc
Nc
Nc
Discriminante Linear
Nc
Nc
Nc
Distância Mahalanobis
Nc
Nc
Nc
Distância Euclidiana
Nc
Nc
Nc
Distância City Block
Nc
Ca
Nc
Nc - Classe Não-Cârcer, Ca-Classe Câncer
Tabela 27- Resultados dos classificadores para cada imagem com a segmentação
automática
Discriminante
Distância
Distância
Distância
Linear
Mahalanobis
Euclidiana
Block
Acertos
3
3
3
3
Erros
0
0
0
0
% Acertos
100%
100%
100%
100%
City
Tabela 28 - Resultados dos classificadores para cada imagem com a segmentação
automática
Diagnóstico pretendido
Nc
Nc
Nc
Discriminante Linear
Nc
Nc
Nc
Distância Mahalanobis
Nc
Nc
Nc
Distância Euclidiana
Nc
Nc
Nc
Distância City Block
Nc
Nc
Nc
Nc-Classe Não-Câncer
84
Pode-se concluir com as análises realizadas que com segmentação por elipses os
classificadores obtiveram, de maneira geral, resultados semelhantes aos obtidos com a
segmentação por splines, onde acertaram a grande maioria dos resultados.
85
5 CONCLUSÕES
A seguir apresentam-se as conclusões do presente trabalho, assim como
sugestões para a continuidade do mesmo.
5.1 SÍNTESE DOS PRINCIPAIS RESULTADOS
Conclui-se com esta dissertação que os dois tipos de segmentação manuais
abordados não ofereceram grande influência na hora de classificação das patologias
mamárias analisadas e apresentam resultados superiores aos de uma segmentação
automática.
Conclui-se também que apesar de a maioria dos classificadores oferecerem bons
resultados, faz-se necessário uma melhor análise dos mesmos com uma amostra de
número similar para pacientes de classes diferentes, para que se defina o classificador
que melhor se adeque às condições encontradas para as pacientes do grupo de teste.
Nesta dissertação foi possível observar que o Classificador Discriminante Linear
obteve os melhores resultados, tanto na classificação de forma direta quando na
classificação ajustada para minimizar a influência de uma determinada característica do
grupo de teste, formado quase inteiramente por pacientes da classe normal. Os outros
três classificadores abordados, os de Distância Mínima (Distância Euclidiana, Distância
City Block e Distância Mahalanobis) melhoraram a taxa de acertos quando foi feita essa
última análise. Nas condições específicas do grupo de teste, com muitas amostras
normais, o Classificador Discriminante Linear se mostrou o mais adequado para a
utilização.
Foi possível observar também que a utilização de um protocolo mais flexível
para aquisição das imagens termográficas, como o utilizado neste trabalho em locais
distintos do HC/UFPE, não exerceu influência significativa na classificação das mesmas
imagens.
Apesar do reduzido número de amostras, este estudo dá indícios que a
termografia pode ser utilizada, em regiões de difícil acesso e com precariedade médica,
com o objetivo de realizar uma triagem de câncer de mama nas mulheres residentes
86
nestes locais. Dessa forma, é possível identificar quais pacientes devem ser enviadas
com maior urgência a centros de diagnóstico mais avançados.
Um resultado importante é a indicação de que o Classificador Discriminante
Linear pode ser usado em um sistema computacional rápido de triagem de imagens
termográficas de mama, para auxílio ao diagnóstico.
Percebe-se que numa triagem às cegas, em localidades isoladas é importante que
algumas perguntas simples sejam feitas às pacientes, sendo devidamente registradas.
Entre elas, se a paciente está amamentando e/ou se já realizou alguma cirurgia prévia da
mama. Esse cuidado visa separar pacientes que possam apresentar resultados falsopositivos.
5.2 TRABALHOS FUTUROS
Como sugestão para trabalhos futuros pode-se citar esse estudo com uma
amostra de teste maior e mais balanceada, ou seja, onde se possa ter um número similar
de elementos em cada classe.
Pode-se também estender esse trabalho no intuito de realizar mais estudos
comparativos em relação aos classificadores, buscando dentro de um grande número
desses os que apresentam as melhores respostas para distinguir de maneira ótima tanto a
Classes Câncer e Não-Câncer, como também as Classes Benigno, Cisto, Maligno e
Normal.
Pode-se também comparar outros tipos de segmentação manual e automática
encontrados na literatura, a fim de encontrar a que ofereça o melhor resultado possível.
Sendo assim, a partir dos melhores resultados obtidos de um classificador submetido
aos diferentes tipos de segmentação, definir qual tipo da segmentação oferece um
melhor resultado.
Todas as informações decorrentes da continuidade do presente projeto podem
ser utilizadas na construção de um sistema computacional de auxílio ao diagnóstico
(CAD) para ser usado como triagem rápida e mais segura de anomalias da mama,
incluindo câncer, a partir de imagens termográficas.
87
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